KR101295215B1 - 진동편, 진동자, 발진기 및, 전자 기기 - Google Patents

진동편, 진동자, 발진기 및, 전자 기기 Download PDF

Info

Publication number
KR101295215B1
KR101295215B1 KR20110074841A KR20110074841A KR101295215B1 KR 101295215 B1 KR101295215 B1 KR 101295215B1 KR 20110074841 A KR20110074841 A KR 20110074841A KR 20110074841 A KR20110074841 A KR 20110074841A KR 101295215 B1 KR101295215 B1 KR 101295215B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
vibration
metal layer
arm
electrode
piezoelectric layer
Prior art date
Application number
KR20110074841A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120022581A (ko
Inventor
테루오 타키자와
Original Assignee
세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 세이코 엡슨 가부시키가이샤 filed Critical 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Publication of KR20120022581A publication Critical patent/KR20120022581A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101295215B1 publication Critical patent/KR101295215B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/88—Mounts; Supports; Enclosures; Casings
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • 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
    • H03H9/05—Holders; Supports
    • H03H9/0538—Constructional combinations of supports or holders with electromechanical or other electronic elements
    • H03H9/0547—Constructional combinations of supports or holders with electromechanical or other electronic elements consisting of a vertical arrangement
    • H03H9/0552—Constructional combinations of supports or holders with electromechanical or other electronic elements consisting of a vertical arrangement the device and the other elements being mounted on opposite sides of a common substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/30—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator
    • H03B5/32—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator
    • 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
    • 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
    • H03H9/05—Holders; Supports
    • H03H9/10—Mounting in enclosures
    • H03H9/1007—Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices
    • H03H9/1014—Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices the enclosure being defined by a frame built on a substrate and a cap, the frame having no mechanical contact with the BAW device
    • H03H9/1021—Mounting in enclosures for bulk acoustic wave [BAW] devices the enclosure being defined by a frame built on a substrate and a cap, the frame having no mechanical contact with the BAW device the BAW device being of the cantilever type
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/21—Crystal tuning forks
    • H03H9/215—Crystal tuning forks consisting of quartz
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/42—Piezoelectric device making

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

(과제) 패키지 등에 실장한 경우라도, 덮개체에 진동 아암이 접촉할 우려가 없고, 고정밀도이며 높은 신뢰성을 얻을 수 있는 진동편을 제공한다.
(해결 수단) 실장면(14a)을 갖는 기부(基部; 14)와, 기부(14)로부터 연이어 설치되며, 제1면(17a)과, 제1면(17a)에 대향하며 실장면(14a)측에 위치하는 제2면(17b)을 갖고, 제1면(17a) 및 제2면(17b)의 법선 방향으로 굴곡 진동을 행하는 진동 아암(16(16a, 16b, 16c))과, 진동 아암(16)의 제1면(17a) 및 제2면(17b) 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 형성되며, 제1 전극(20), 제2 전극(38) 및, 제1 전극(20)과 제2 전극(38)과의 사이에 배치된 압전체층(28)을 갖는 적층 구조체를 구비하고, 상기 진동 아암(16)은, 상기 실장면(14a)측으로 휘어져 있는 것을 특징으로 한다.

Description

진동편, 진동자, 발진기 및, 전자 기기{VIBRATOR ELEMENT, VIBRATOR, OSCILLATOR, AND ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은 진동편, 진동자, 발진기 및, 전자 기기에 관한 것으로, 특히 굴곡 진동을 여진(勵振)하는 진동편 및, 이 진동편을 탑재한 진동자, 발진기, 전자 기기에 관한 것이다.
굴곡 진동을 여기하는 진동편에서는, 진동 아암의 압축 응력이 작용하는 압축부와 인장 응력이 작용하는 신장부와의 사이에서 온도 차이가 발생하고, 이 온도 차이를 완화하려고 하여 작용하는 열 전도에 의해서도 진동 에너지의 손실이 발생한다. 이 열 전도에 의해 발생하는 Q값의 저하는 열탄성 손실 효과(이하, 열탄성 손실)라고 불리고 있다. 그래서, 열탄성 손실을 고려한 설계가 필요해진다. 예를 들면 특허문헌 1에 개시되어 있는 기술에 의하면, 수정 진동자의 아암 부분에 홈을 형성함으로써, 공진의 안정도를 나타내는 Q값을 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있다.
그러나, 전자 디바이스의 소형화나 박형화에 수반하여, 진동편의 소형화나 박형화가 진행되면, 진동부에 정밀도 좋게 홈을 형성하는 것은 매우 곤란해진다.
이러한 문제점을 회피하는 수단으로서, 진동부를 박형화하고, 이 진동부에 압전체층을 형성하는 것이 고안되고 있다(특허문헌 2~4). 이러한 구성의 진동편에서는, 압전체층의 표리에, 전위가 상이한 전계를 인가함으로써, 압전체층의 형성면과 교차하는 방향(법선 방향)의 진동을 여기시킬 수 있다.
또한, 특허문헌 5에는, 동적 외력이 주어지지 않는 초기 정지 상태에서, 진동 아암을 전극측에서 오목을 이루는 만곡면 형상으로 함으로써, 압전체층의 배향성을 개선하여, 높은 압전 효율을 얻을 수 있는 것이 개시되어 있다.
일본공개실용신안공보 평2-32229호 일본공개특허공보 2009-5022호 일본공개특허공보 2009-5023호 일본공개특허공보 2009-5024호 일본공개특허공보 2005-331485호
소형화나 박형화가 촉진되고 있는 요즈음에는, 진동편을 실장하는 패키지에 있어서의 캐비티(cavity)도 협소화되고 있다. 이 때문에, 법선 방향으로 굴곡되는 진동부를 갖는 특허문헌 2-5에 개시되어 있는 진동편에서는, 발진시나 낙하 등의 충격을 받았을 때에, 진동부의 선단(先端)이 패키지의 덮개체에 접촉해 버릴 가능성이 있다. 특히 특허문헌 5에 개시되어 있는 구성의 진동편에서는, 접촉의 가능성이 높아져, 진동자로서의 저배화(低背化)를 방해하게 되어 버린다.
그래서 본 발명에서는, 발진시나 낙하시 등의 충격을 받은 경우라도, 덮개체 등의 내벽에 진동부가 접촉할 우려가 없고, 고정밀도이고 높은 신뢰성을 얻을 수 있는 진동편 및, 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명에서는, 이 진동편을 실장한 진동자, 발진기 및, 이들 진동자나 발진기를 구비한 전자 기기를 제공하는 것도 목적으로 한다.
본 발명은 상기 과제의 적어도 일부를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 이하의 형태 또는 적용예로서 실현하는 것이 가능하다.
[적용예 1] 실장면을 갖는 기부(基部)와, 상기 기부의 일단부로부터 연이어 설치되며, 제1면과, 당해 제1면에 대향하며 상기 실장면측에 위치하는 제2면을 갖고, 상기 제1면 및 상기 제2면에 대한 법선 방향으로 굴곡 진동을 행하는 진동 아암과, 상기 진동 아암의 상기 제1면 및 상기 제2면 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 형성되고, 제1 금속층, 제2 금속층 및, 상기 제1 금속층과 상기 제2 금속층과의 사이에 배치된 압전체층을 갖는 적층 구조체를 구비하고, 상기 진동 아암은, 상기 실장면측으로 휘어져 있는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성으로 함으로써, 진동편을 실장하는 패키지 등이 박형이었다고 해도, 진동부인 진동 아암이 실장면측으로 미리 휜 상태에서 패키지에 실장되기 때문에, 진동편이 굴곡 진동할 때에 진동 아암이 패키지의 덮개체에 접촉할 우려가 없다. 따라서, 본 발명의 진동편을 이용하여 진동 디바이스를 구성한 경우에는, 고정밀도이고 높은 신뢰성을 얻는 것이 가능해진다.
[적용예 2] 적용예 1에 기재된 진동편으로서, 상기 진동 아암의 길이를 L, 상기 진동 아암의 두께를 t, 상기 진동 아암의 영률(Young's modulus)을 Es, 상기 진동 아암의 푸아송 비(Poisson's ratio)를 νs, 상기 압전체층의 두께를 d, 상기 압전체층의 잔류 응력을 σ로 했을 때에, 상기 진동 아암의 휨량(δ)은,　　
Figure 112011058261862-pat00001
에 의해 얻어지는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성으로 함으로써, 진동편의 휨량을 최적으로 설정할 수 있어, 진동편이 굴곡 진동할 때에 진동 아암이 패키지의 덮개체에 접촉하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
[적용예 3] 적용예 1 또는 적용예 2에 기재된 진동편으로서, 상기 기부의 두께는, 상기 진동 아암의 두께보다도 두꺼운 것을 특징으로 한다.
이러한 구성으로 한 경우에는, 진동편을 패키지에 실장했을 때에, 기부의 두께에 의해 진동 아암의 하면(제2면)과 패키지의 내저면(內底面)과의 사이의 공극 부분의 높이를 제어할 수 있기 때문에, 진동편이 굴곡 진동할 때에 진동 아암이 패키지의 내저면에 접촉할 우려가 없다. 따라서, 본 발명의 진동편을 이용하여 진동 디바이스를 구성한 경우에는, 보다 높은 신뢰성을 얻는 것이 가능해진다.
[적용예 4] 적용예 3에 기재된 진동편으로서, 상기 기부는, 상기 실장면에 대향하는 주면(主面)을 갖고, 상기 진동 아암은, 상기 실장면과 상기 주면과의 사이의 범위 내에서 상기 굴곡 진동을 행하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성으로 함으로써, 여진시에 있어서도 진동 아암의 선단이 패키지의 내벽면이나 덮개체에 접촉할 우려가 없다.
[적용예 5] 적용예 1 내지 적용예 4의 어느 하나에 기재된 진동편으로서, 상기 압전체층은, 상기 제1면 및 상기 제2면의 양쪽에 형성된 것을 특징으로 한다.
이러한 구성으로 함으로써, 예를 들면, 제1면에 압축 응력이 잔류하도록 압전체층을 형성하고, 제2면에 인장 응력이 잔류하도록 압전체층을 형성하면, 진동 아암을 보다 크게 휘게 할 수 있다.
[적용예 6] 실장면을 갖는 기부와, 상기 기부의 일단부로부터 연이어 설치되는 진동 아암과, 상기 진동 아암에 형성되고, 제1 금속층, 제2 금속층 및, 상기 제1 금속층과 상기 제2 금속층과의 사이에 배치된 압전체층을 갖는 적층 구조체를 구비하는 진동편의 제조 방법으로서, 상기 진동 아암은, 제1면과, 당해 제1면에 대향하며 상기 실장면측에 위치하는 제2면을 갖고, 상기 적층 구조체는, 상기 제1면측에 형성되고, 상기 제1 금속층, 상기 제2 금속층 및, 상기 압전체층 중 적어도 1개는, 압축 응력이 잔류하도록 성막되는 것을 특징으로 한다.
이러한 방법에 의해 진동편을 제조하는 것에 의하면, 진동 아암에는, 실장면측 휨이 발생하게 된다. 이 때문에, 진동편을 실장하는 패키지 등이 박형이었다고 해도, 진동부인 진동 아암이 패키지의 내저부나 덮개체에 접촉할 우려가 없다. 따라서, 본 발명의 진동편을 이용하여 진동 디바이스를 구성한 경우에는, 고정밀도이고 높은 신뢰성을 얻는 것이 가능해진다.
[적용예 7] 실장면을 갖는 기부와, 상기 기부의 일단부로부터 연이어 설치되는 진동 아암과, 상기 진동 아암에 형성되고, 제1 금속층, 제2 금속층 및, 상기 제1 금속층과 상기 제2 금속층과의 사이에 배치된 압전체층을 갖는 적층 구조체를 구비하는 진동편의 제조 방법으로서, 상기 진동 아암은, 제1면과, 당해 제1면에 대향하며 상기 실장면측에 위치하는 제2면을 갖고, 상기 적층 구조체는, 상기 제2면측에 형성되고, 상기 제1 금속층, 상기 제2 금속층 및, 상기 압전체층 중 적어도 1개는 인장 응력이 잔류하도록 성막되는 것을 특징으로 한다.
이러한 방법에 의해 진동편을 제조하는 것에 의해서도, 진동 아암에는, 그 선단을 기부에 있어서의 실장면측으로 향하도록 휨을 발생시키게 할 수 있다. 이 때문에, 진동편을 실장하는 패키지 등이 박형이었다고 해도, 진동부인 진동 아암이 패키지의 내저부나 덮개체에 접촉할 우려가 없다. 따라서, 본 발명의 진동편을 이용하여 진동 디바이스를 구성한 경우에는, 고정밀도이고 높은 신뢰성을 얻는 것이 가능해진다.
[적용예 8] 적용예 1 내지 적용예 5의 어느 하나에 기재된 진동편과, 상기 진동편을 내부에 실장한 패키지를 갖는 것을 특징으로 하는 진동자.
이러한 구성으로 함으로써, 소형화한 경우라도, 고정밀도이고, 신뢰성이 높은 진동자로 할 수 있다.
[적용예 9] 적용예 1 내지 적용예 5의 어느 하나에 기재된 진동편과, 상기 진동편을 구동하는 전자 부품을 갖는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성으로 함으로써, 소형화한 경우라도, 고정밀도이고 신뢰성이 높은 발진기로 할 수 있다.
[적용예 10] 적용예 1 내지 적용예 5의 어느 하나에 기재된 진동편을 탑재한 것을 특징으로 하는 전자 기기.
이러한 구성으로 함으로써, 전자 기기의 소형화에도 대응할 수 있다.
도 1은 실시 형태에 따른 진동편의 구성을 나타내는 3면도이다.
도 2는 실시 형태에 따른 진동편의 구성을 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 실시 형태에 따른 진동편의 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 제막(製膜)시에 있어서의 스퍼터링 가스압과 성막 후에 있어서의 막 내의 잔류 응력과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 실시 형태에 따른 진동편의 측면도로서, 적층 구조체를 기판의 제2면측에 형성한 경우의 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 실시 형태에 따른 진동편의 측면도로서, 기판의 제1면측에 적층 구조체, 제2면측에 응력 조정막을 형성한 경우의 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 실시 형태에 따른 진동편을 실장한 진동자의 구성을 나타내는 도 (A)와, 평판 형상으로 형성한 진동편을 실장한 진동자의 구성을 나타내는 도 (B)이다.
도 8은 실시 형태에 따른 진동편과, 이 진동편을 발진시키는 회로를 구비한 전자 부품을 실장한 발진기의 구성을 나타내는 도면이다.
도 9는 실시 형태에 따른 진동자, 또는 발진기 중 적어도 한쪽을 탑재하는 전자 기기의 일 예로서의 휴대 전화를 나타내는 도면이다.
도 10은 실시 형태에 따른 진동자, 또는 발진기 중 적어도 한쪽을 탑재하는 전자 기기의 일 예로서의 퍼스널 컴퓨터를 나타내는 도면이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명의 진동편, 진동자, 발진기 및, 전자 기기에 따른 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
우선, 도 1, 도 2를 참조하여, 제1 실시 형태에 따른 진동편에 대해서 설명한다. 또한, 도 1에 있어서, 도 1(A)는 진동편의 평면도이며, 도 1(B)는 동 도(A)에 있어서의 A-A 화살표 방향으로 본 것을 나타내는 도면이며, 도 1(C)는 진동편의 이면도이다. 또한, 도 2는 진동편의 분해 사시도이다. 본 실시 형태에 따른 진동편(10)은, 기판(12)과, 압전체층(28) 및, 제1 전극(제1 금속층)(20) 그리고 제2 전극(제2 금속층)(38)을 갖는다.
기판(12)은, 예를 들면 수정에 의해 구성되며, 기부(14)와, 이 기부(14)를 기단(基端)으로 하여 연이어 설치된 복수(도 1, 2에 나타내는 형태에 있어서는 3개)의 진동 아암(16(16a∼16c))으로 이루어진다. 실시 형태에 따른 예의 경우, 기부(14)는 진동 아암(16)에 비하여 두껍게 형성되어, 실장시의 기계적 강도를 유지하는 것이 가능한 형태로 되고, 그리고, 진동편(10)을 패키지에 실장한 때에, 기부(14)의 두께에 의해 진동 아암(16)의 하면과 패키지의 내저면과의 사이의 공극부의 높이를 제어할 수 있다. 한편, 진동 아암(16)은 기부(14)에 비하여 얇게 형성되어, 진동시에 있어서의 열탄성 손실의 억제가 도모되어 있고, 제1면(17a)과 제1면(17a)에 대향하는 제2면(17b)을 갖는다. 또한, 기부(14)는, 진동편(10)을 고정하기 위한 실장면(14a)과, 실장면(14a)에 대향하는 주면(15)을 구성한다. 또한, 기판(12)을 수정에 의해 구성하는 경우, 기판(12)을 형성할 때의 소판(素板; 12a)(도 4 참조)의 컷각은 Z컷으로 하는 것이 바람직하지만, X컷이나 AT컷에 의한 것이라도 좋다. 실시 형태에 따른 기판(12)은, 직접적으로 전압이 인가되는 대상은 되지 않기 때문에, 기본적으로는 컷각이 진동 특성에 영향을 미치는 일은 없다. 그러나, Z컷으로 잘린 소판(12a)을 이용한 경우에는, 가공이 용이해지는 특성을 얻을 수 있다.
제1 전극(20), 압전체층(28) 및, 제2 전극(38)을 기본으로 하여 구성되는 적층 구조체는, 진동 아암(16)의 제1면(17a)에 형성된다. 또한, 여기에서, 제1 전극(20)이란 압전체층(28)을 형성하기 전에 형성되는 전극이며, 제2 전극(38)이란 압전체층(28)을 형성한 후에 형성되는 전극이라고 한다. 따라서, 제1 전극(20)과 제2 전극(38)이라는 표현과, 각 전극에 있어서의 전위와는 관계가 없다. 또한, 각 전극의 전위에 대해서는, 도 2의 분해 사시도에 나타내는 제1 전극(20), 제2 전극(38)에 있어서의 해칭의 방향에 의존하는 것으로 한다(상세는 후술함). 제1 전극(20), 제2 전극(38)의 형성 재료로서는, 기판(12)인 수정과의 밀착성이 좋고, 압전체층(38)의 배향성을 촉진하기 쉬운 것으로 하면 좋다. 전극 부재로서 범용성이 있는 재료로서는, Au, Pt, Al, Ag, Cu, Mo, Cr, Nb, W, Ni, Fe, Ti, Co, Zn, Zr 등을 들 수 있다. 본 실시 형태에서는, 제1 전극(20), 제2 전극(38) 모두, 하층에 Ti, 상층에 Au로 한 2층 구조의 금속층에 의해 형성하는 것으로 한다. 또한, 압전체층(28)으로서는, ZnO나 AlN, PZT, LiNbO3, KNbO3 등을 들 수 있고, 본 실시 형태에서는 주로 AlN을 채용하는 것으로 한다. Ti는 기판(12)인 수정에 대한 밀착성이 양호하고, Au는 막 표면에 (111)면을 구성할 수 있다. AlN은, Au의 (111)면에 형성함으로써, (111)면을 따른 기둥 형상 결정을 형성하여, 배향성이 높은 압전막(압전체층)으로 할 수 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 제1 전극(20)은 예를 들면, 제1층 여진 전극(22a, 22b, 22c)과, 제1층 인출 전극(24, 26)으로 구성된다. 여기에서, 제1층 여진 전극(22a)과 제1층 여진 전극(22c)은 동전위이며, 제1층 인출 전극(24)에 의해 접속되어 있다. 한편, 제1층 여진 전극(22b)은, 상세를 후술하는 제2 전극(38)과의 접속을 위한 인출 전극(26)과 접속되어 있다.
압전체층(28)은, 전술한 제1 전극(20) 상에 형성된다. 구체적으로는, 진동 아암(16a, 16b, 16c)에 형성되는 여진 전극 피복부(30a, 30b, 30c)와, 기부(14)에 형성되는 인출 전극 피복부(32)로 이루어진다. 인출 전극 피복부(32)에는, 전술한 제1 전극(20)과, 상세를 후술하는 제2 전극(38)을 전기적으로 접속하기 위한 개구부(34, 36)가 형성되어 있다. 또한, 압전체층(28)은, 그 표리면에 대하여 전위가 상이한 전압이 인가됨으로써, 압전체층(28)이 두께 방향으로 압축 또는 신장되어 면외 방향(압전체층(28) 형성면과 교차하는 방향)으로 굴곡되는 특성을 갖는다.
여기에서, 본 실시 형태에 따른 압전체층(28)은, 압축 응력이 잔류하도록 제1면(17a)에 형성된다. 이러한 특성을 가짐으로써, 압전체층(28)에는, 진동편(10)이 초기 정지 상태에 있을 때, 압축 응력을 개방하는 상태로 이행하려고 하는 힘이 작용한다. 이 때문에, 진동 아암(16)과 압전체층(28)과의 접촉 부분에는, 인장 응력이 부여되게 되고, 진동 아암(16)은, 기부(14)에 있어서의 실장면(14a)측으로 휨을 발생시키게 된다. 이러한 구성으로 함으로써, 진동편(10)을 패키지 등으로 실장했을 때, 진동 아암(16)이 굴곡 진동한 경우에 있어서 진동 아암(16)의 선단이 패키지에 있어서의 덮개체에 접촉하는 사태를 피할 수 있다. 따라서, 진동 디바이스의 박형화에 기여할 수 있다.
제2 전극(38)은 예를 들면, 제2층 여진 전극(40a, 40b, 40c)과, 제2층 인출 전극(46, 48) 및, 입출력 전극(42, 44)으로 구성된다. 여기에서, 제2층 여진 전극(40b)과, 입출력 전극(42)은 동(同)전위이며, 제2층 인출 전극(46)에 의해 접속되어 있다. 또한, 제2층 인출 전극(46)은, 전술한 압전체층(28)에 형성한 개구부(34)를 통하여, 제1층 인출 전극(24)과 전기적으로 접속되게 된다. 따라서, 제1층 여진 전극(22a, 22c)과 제2층 여진 전극(40b)은, 동전위의 전압이 인가되게 된다. 한편, 제2층 여진 전극(40a, 40c)과 입출력 전극(44)은 동전위이지만, 제2층 인출 전극(48)은, 제2층 인출 전극(46)이 개재되어 짧게 끊어져 있으며, 직접적으로는 접속되어 있지 않다. 그러나, 제2층 인출 전극(48)은, 전술한 압전체층(28)에 형성한 개구부(36)를 통하여 제1층 인출 전극(26)과 전기적으로 접속되어 있고, 제1층 인출 전극(26)과 제2층 인출 전극(48)을 통하여, 제2층 여진 전극(40a, 40c) 및, 제1층 여진 전극(22b)과, 입출력 전극(44)이 전기적으로 접속되게 된다. 또한, 도 1, 도 2에 있어서는, 전위가 상이해지는 제1층 인출 전극(24, 26)의 일부와 제2층 인출 전극(46, 48)의 일부가 중복되는 형태로서 나타나 있지만, 실제로는 전위가 상이한 인출 전극은, 압전체층(28)의 표리면에 있어서 중복되지 않게 설계한다. 진동 아암(16) 이외의 개소에서의 여진을 억제하기 위해서이다.
이러한 구성의 진동편(10)에 의하면, 박형의 패키지에 실장되어, 진동 아암(16)이 굴곡 진동해도, 진동 아암(16)이 패키지의 내저(內底)나 덮개체에 접촉할 우려가 없어진다. 따라서, 소형이며 고성능이고, 그리고 신뢰성이 높은 진동 디바이스의 제조에 기여하는 것이 가능해진다. 또한, 상기 구성의 진동편(10)에서는, 진동 아암(16)이, 기부(14)의 주면(15)으로부터 수평으로 연장된 가상 수평면(300)과 실장면(14a)으로부터 수평으로 연장된 가상 수평면(310)과의 사이에서 굴곡 진동이 행해지도록 진동 아암(16)의 휨량을 설계하면 좋다. 이러한 구성으로 함으로써, 여진시에 있어서 진동 아암(16)의 선단이 패키지의 내저면이나 덮개체에 접촉할 우려가 확실하게 없어진다.
다음으로, 도 3을 참조하여, 본 실시 형태에 따른 진동편(10)의 제조 공정에 대해서 설명한다. 우선, 진동편(10)의 기초가 되는 소판(12a)을 준비한다. 본 실시 형태에서는, 소판(12a)으로서 수정을 채용한다. 소판(12a)을 수정으로 한 경우에 있어서의 두께는, 50∼100㎛ 정도로 하는 것이 바람직하다(도 3(A) 참조).
다음으로, 소판(12a)의 일부를 박육화(薄肉化)한다. 박육화는, 버퍼드 불산(BHF) 등을 이용한 에칭에 의해 행하도록 하면 좋다. 이때, 소판(12a)을 수정으로 한 경우에는, 박육부(12b)의 두께는, 2∼10㎛ 정도로 하면 좋다(도 3(B) 참조).
박육화를 한 후, 기판(12)의 외형 형성을 행한다. 기판(12)의 외형 형성은, 제1면측으로부터 에칭을 행하도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 에칭에는, BHF를 이용하면 좋다(도 3(C) 참조).
기판(12)의 외형 형성을 종료한 후, 제1면에 제1 전극(20)을 형성한다. 제1 전극(20)의 형성은 우선, 제1면의 전면(全面)에 금속층을 형성한다. 금속층의 형성은, 마그네트론 스퍼터링 등의 방법을 이용하면 좋다. 금속층을 형성한 후, 레지스트를 전면에 도포한다. 그 후, 포토리소그래피법에 의해, 레지스트막에 의해 마스크를 형성하고, 금속층을 에칭하여 제1 전극(20)의 형상을 따른 금속 패턴을 얻는다(도 3(D) 참조).
제1 전극(20)을 형성한 후, 소망 개소에 대한 압전체층(28)의 형성을 행한다. 우선, 제1 전극(20)을 포함하는 기판의 제1면의 전면에 압전체층을 형성한다. 압전체층의 형성은, 반응성 RF 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 행하도록 한다. 압전체층을 AlN으로 하는 경우, 압전체층의 막두께는, 2000Å∼10000Å 정도의 범위로 하면 좋다. 압전체층의 스퍼터링시에는, 특히 스퍼터링 가스의 가스압의 조정에 의해, 형성되는 압전체층에 잔류하는 응력의 조정을 행하도록 한다. 스퍼터링 가스로서는, 예를 들면 Ar과 N2의 혼합 가스를 이용할 수 있다. Ar과 N2와의 혼합비로서는, 예를 들면 Ar：N2＝1：1 전후로 좋다. 본 실시 형태의 경우 전술한 바와 같이, 압전체층에 압축 응력을 잔류시키기 위해, Ar과 N2의 혼합 가스압의 설정을, 기준 압력보다도 낮게 설정한다. 여기에서, 기준 압력이란, 형성 후의 압전체층에 압축이나 인장과 같은 잔류 응력을 발생시키지 않는 압력이며, 스퍼터링 장치의 사용이나, 기판 RF 전력이나 타깃 전력 등의 설정에 따라서도 상이하여, 미리 실험 등을 행함으로써 인지할 필요가 있다. 본 실시 형태에서는, 예를 들면 기준 압력이 0.5Pa였을 경우, 설정하는 가스압은, 기준 압력보다도 낮은 압력, 예를 들면 0.1Pa 전후로 한다. 또한, 성막시에 있어서의 스퍼터링 가스의 혼합 가스압(성막 압력)과, 생성되는 막에 발생하는 잔류 응력의 관계를 도 4에 나타낸다.
다음으로, 포토리소그래피법에 의한 레지스트의 패터닝과 웨트 에칭에 의해, 압전체층을 소망하는 패턴으로 형성한다. 압전체층을 AlN으로 하는 경우에는, 웨트 에칭의 에칭액에는, 강알칼리 수용액을 이용하도록 한다. 강알칼리 수용액의 예로서는, 수산화 테트라메틸암모늄을 들 수 있다. 산계의 에칭액으로서는, 인산을 가열한 것 등을 이용할 수 있다.
여기에서, 진동 아암(16) 선단의 휨량(δ)은, 수학식 1에 의해 개략적으로 계산할 수 있다.
Figure 112011058261862-pat00002
수학식 1에 있어서, L은 진동 아암(16)의 길이, t는 진동 아암(16)의 두께, Es는 진동 아암(16)의 영률, νs는 진동 아암(16)의 푸아송 비, d는 압전체층(28)의 두께, σ는 압전체층(28)의 잔류 응력이다. 진동 아암(16)의 길이(L)나 두께(t), 영률(Es), 푸아송 비(νs) 및, 압전체층(28)의 두께(d)는, 재질이나 형상에 의해 미리 정해지게 된다. 이 때문에, 휨량(δ)의 조정은, 압전체층(28)에 있어서의 잔류 응력(σ)을 조정함으로써 이루어진다.
예를 들면, 수정에 의해 구성되는 기판(12)에 있어서의 진동 아암(16)의 길이(L)를 500㎛, 두께(t)를 10㎛, AlN에 의해 구성되는 압전체층(28)의 막두께를 4000Å으로 한 경우, 휨량(δ)으로서 25㎛를 얻기 위해서는, 압전체층(28)에 발생시키는 잔류 응력으로서, 약 0.8GPa의 압축 응력이 필요하게 된다(도 3(E) 참조). 상기 진동 아암(16)의 휨량을 25㎛로 하고, 수정의 소판(12a)의 두께를 50㎛로 하면, 진동 아암(16)의 선단 위치를 두께의 거의 중앙으로 할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 진동편(10)의 여진 전력 레벨로서 0.1μW∼1.0mW까지 인가해도, 실장 패키지(72)의 덮개체(76) 등의 내벽에 접촉하는 일이 없다(도 7∼8 참조). 또한, 외부로부터의 충격(1,000G∼10,000G)을 받아도 특성에 영향을 받는 일이 없다.
압전체층(28)의 형상 형성이 종료된 후, 제2 전극(38)의 형성을 행한다. 제2 전극(38)의 형성은, 제1 전극(20)의 형성과 동일하게, 제1면의 전면에 금속층을 형성하고, 포토리소그래피법에 의한 레지스트의 패터닝 및, 웨트 에칭에 의한 형상 형성을 행하면 좋다(도 3(F) 참조).
상기 실시 형태에서는, 기판(12)을 수정에 의해 구성하는 취지를 기재했다. 그러나 본 실시 형태에 따른 진동편(10)은, 압전체층(28)에 의해 면외 방향의 진동을 여기하는 것으로 하고 있다. 이 때문에, 기판(12)의 재료로서는 수정 이외의 부재라도 좋다. 구체적으로는, 수정 이외의 압전체라도 좋고, 반도체 등이라도 좋다. 또한, 기판 재료를 실리콘으로 한 경우, 진동 아암(16)의 길이(L)를 500㎛, 두께(t)를 10㎛, AlN으로 구성되는 압전체층(28)의 막두께를 4000Å으로 하면, 휨량(δ)으로서 25㎛를 얻기 위해서는, 압전체층(28)에 발생시키는 잔류 응력으로서 약 1.5GPa의 압축 응력이 필요하게 된다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 압전체층(28)의 상면에 직접 제2 전극(38)을 형성했었다. 그러나, 본 실시 형태에 따른 진동편(10)은, 압전체층(28)과 제2 전극(38)과의 사이에 절연체층(절연막)을 형성하도록 해도 좋다(도시하지 않음). 이러한 구성으로 함으로써, 압전체층(28)에 관통공이 형성되어 있었을 경우라도, 제1 전극(20)과 제2 전극(38)과의 사이에 있어서의 단락을 방지하는 것이 가능해진다. 또한, 절연체층의 막두께로서는, 단락 방지의 관점에서는 50nm 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 압전체층(28)의 특성 저하를 억제하는 관점에서는, 500nm 이하로 하는 것이 바람직하다. 여기에서, 절연체층은 SiO2나 SiNX에 의해 구성하면 좋다.
또한, 상기 실시 형태에 따른 진동편(10)에 있어서의 진동 아암(16)의 제2면에 대하여, 무기체층(무기막)을 형성하도록 해도 좋다(도시하지 않음). SiO2나 SiNX에 의해 구성되는 절연체층을 형성함으로써, 주파수 온도 특성을 보정할 수 있다. 특히 열산화에 의한 이산화 실리콘은 부(負)의 온도 특성을 갖는 것이 알려져 있어, 주파수 온도 특성을 조정하는 데에는 적합하다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 압전체층(28)에 잔류 응력을 발생시킴으로써, 적층 구조체에 압축 응력을 발생시키는 취지를 기재했다. 그러나 본 실시 형태에 따른 진동편(10)에서는, 제1 전극(20)이나 제2 전극(38), 혹은 적층 구조체를 구성하는 모든 층에 잔류 응력을 발생시키는 구성으로 해도 좋다. 이러한 구성으로 한 경우라도, 진동 아암(16)의 선단을 기부(14)에 있어서의 실장면(14a)측으로 향하도록, 진동 아암(16)에 휨을 발생시킬 수 있어, 동일한 효과를 얻을 수 있기 때문이다. 또한, 제1 전극(20)이나 제2 전극(38)에 잔류 응력을 발생시키는 경우도, 상기 실시 형태와 동일하게, 스퍼터링 가스의 혼합 가스압(성막 압력)을 제어함으로써, 잔류 응력의 조정이 가능해진다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 적층 구조체는, 기판(12)에 있어서의 제1면에 형성하는 취지를 기재했다. 제1면에 대한 적층 구조체의 형성은, 진동 아암(16)과 기부(14)와의 사이의 단차가 없는 만큼 용이하게 행할 수 있지만, 본 실시 형태에 따른 진동편은 도 5에 나타내는 바와 같이, 제2면측에 적층 구조체를 형성하도록 해도 좋다. 이러한 구성으로 하는 경우, 적층 구조체에는 인장의 잔류 응력을 발생시키도록 한다. 구체적으로는, 압전체층(28a)이나 제1 전극(20a) 및, 제2 전극(38a) 등의 층을 형성할 때의 스퍼터링 공정에 있어서, 스퍼터링 가스의 가스압을 기준 압력보다도 높이도록 하면 좋다. 예를 들면 압전체층(28a)에 인장 응력을 발생시키도록 하려면, 스퍼터링 가스의 혼합 가스압(성막 압력)을 2.0GPa 전후로 설정하면 좋다. 이러한 구성의 진동편(10a)이라도, 상기 실시 형태에 따른 진동편(10)과 동일한 효과를 가져올 수 있기 때문이다.
또한, 본 실시 형태에 따른 진동편은, 도 6에 나타내는 바와 같이, 기판(12)에 있어서의 제1면측에 적층 구조체를 형성하고, 제2면측에 응력 조정막(49)을 형성하도록 해도 좋다. 여기에서, 응력 조정막(49)이란, 제1 전극(20)이나 제2 전극(38)과 동일한 구성을 갖는 금속막이라도 좋고, 압전체층(28)과 동일한 구성을 갖는 막이라도 좋다. 이러한 구성으로 하는 경우, 제1면에 형성하는 적층 구조체는 잔류 응력으로서 압축 응력을 갖도록 구성하고, 응력 조정막(49)은 잔류 응력으로서 인장 응력을 갖도록 구성하면 좋다. 이러한 구성의 진동편(10b)이라도, 상기 실시 형태에 따른 진동편(10, 10a)과 동일한 효과를 가져올 수 있기 때문이다.
또한, 상기 실시 형태에서는 진동 아암에 대해서, 복수 형성하는 취지를 기재했다. 그러나 본 발명에서는 진동 아암의 수는 특별히 한정할 필요성은 없고, 1개라도 좋다.
다음으로, 본 발명의 진동자에 따른 실시 형태에 대해서, 도 7(A)를 참조하여 설명한다. 본 실시 형태에 따른 진동자(50)는, 진동편(10)과, 이 진동편(10)을 내부에 실장하는 패키지(52)로 구성된다.
진동편(10)은, 상기 실시 형태에 따른 진동편(10)을 채용한다. 패키지(52)는, 패키지 베이스(54)와 덮개체(56)를 기본으로 하여 구성된다. 패키지 베이스(54)는, 상자형 형상을 이루고, 내부에 진동편 실장 단자(60)를 구비하도록 한다. 한편, 패키지 베이스(54)의 외부 저면에는, 진동편 실장 단자(60)와 전기적으로 접속된 외부 실장 단자(62)를 구비하도록 한다.
이러한 구성의 패키지 베이스(54)는, 절연 부재에 의해 구성하면 좋고, 예를 들면, 평판 및, 틀 형상의 세라믹 그린 시트를 적층하여, 이것을 소성함으로써 형성할 수 있다. 또한, 진동편 실장 단자(60) 및, 외부 실장 단자(62)는, 세라믹 그린 시트 상으로의 스크린 인쇄에 의해 형성할 수 있다.
덮개체(56)는, 금속 또는 유리 등에 의해 구성되는 평판이면 좋다. 덮개체(56)의 구성 재료로서는, 패키지 베이스(54)의 구성 재료와, 선팽창률이 근사한 것이 바람직하다. 온도 변화에 의한 크랙이나 박리의 발생을 억제하기 위해서이다. 패키지 베이스(54)를 세라믹에 의해 구성한 경우에는, 코바르(합금)나 소다 유리 등으로 하면 좋다.
패키지 베이스(54)와 덮개체(56)와의 접합에는, 랍재(brazing material; 58)를 이용한 용접을 행한다. 덮개체(56)를 금속으로 한 경우에는, 랍재(58)를 저융점 금속, 덮개체(56)를 유리로 한 경우에는, 랍재(58)를 저융점 유리로 하면 좋다.
이러한 구성 부재로 이루어지는 본 실시 형태에 따른 진동자(50)의 제조는, 우선, 패키지 베이스(54)의 내부에 진동편(10)을 탑재한다. 진동편(10)의 탑재는, 접착제(64)에 의하면 좋다. 진동편(10)을 패키지 베이스(54)에 탑재한 후, 금선(金線; 66) 등을 이용하여 와이어 본딩을 행하고, 진동편 실장 단자(60)와 진동편(10)에 있어서의 입출력 단자(42, 44)(도 1 참조)를 전기적으로 접속한다. 이와 같이 하여 진동편(10)의 실장을 종료한 후, 패키지 베이스(54)에 덮개체(56)를 접합하고, 개구부를 봉지한다.
또한, 이상에서는 기부를 진동 아암보다 두껍게 한 진동편의 형상에 대해서만 설명했지만, 그 이외의 진동편의 형상에 대해서도 적용 가능하다. 예를 들면, 도 7(B)에 나타내는 바와 같이, 기부가 두껍게 되어 있지 않은 평판 형상의 진동편(10c)을 이용해도 좋다. 도 7(B)의 예에서는, 패키지(52)의 내저면에 단차부(55)를 형성하고, 단차부(55) 상에 형성한 진동편 실장 단자(60)와, 진동편(10c)에 있어서의 입출력 단자(42, 44)(도 1에 나타내는 평면 형태를 원용)를 와이어 본딩으로 도통을 취하고, 단차부(55)에 의해 진동편(10c)과 패키지 베이스(54)와의 사이에 공극을 형성하고 있다.
또한, 패키지 베이스(54)와 진동편(10c)과의 도통은, 와이어 본딩 이외에 Au 범프나 도전성 접착제를 이용해도 좋다.
이러한 구성의 진동자(50)에 의하면, 패키지(52)를 박형으로 한 경우라도, 진동편(10)에 있어서의 진동 아암(16)(도 1 참조)이 굴곡 진동할 때에 패키지(52)의 덮개체(56)에 접촉할 우려가 없어진다. 따라서, 소형이며 고성능이고, 그리고 신뢰성이 높은 진동자(50)의 제조에 기여하는 것이 가능해진다. 또한, 본 실시 형태에 따른 진동자(50)에서는, 패키지 베이스(54)를 상자형, 덮개체(56)를 평판 형상으로 하고 있었지만, 패키지 베이스를 평판 형상으로 하고, 덮개체를 캡 형상으로 해도 좋다.
다음으로, 본 발명의 발진기에 따른 실시 형태에 대해서, 도 8을 참조하여 설명한다. 본 실시 형태에 따른 발진기(70)는, 진동편(10)과, 이 진동편(10)을 발진시키기 위한 전자 부품(82) 및, 진동편(10)과 전자 부품(82)을 내부에 실장하는 패키지(72)를 기본으로 하여 구성된다.
진동편(10)은, 상기 실시 형태에 따른 진동편(10)을 채용한다. 패키지(72)는, 패키지 베이스(74)와 덮개체(76)를 기본으로 하여 구성된다. 본 실시 형태에 따른 패키지 베이스(74)는, 실장용의 센터 기판(74a)을 기점으로 하여, 그 상하에 캐비티를 구비하고, 상부 캐비티를 진동편 실장 영역(75a), 하부 캐비티를 전자 부품 실장 영역(75b)으로 하고 있다.
센터 기판(74)에 있어서의 진동편 실장 영역(75a)측에는, 진동편 실장 단자(60)가 설치되고, 전자 부품 실장 영역(75b)측에는, 전자 부품 실장 단자(80)가 설치되어 있다. 또한, 패키지 베이스(74)의 저면에 해당하는 부위에는, 전자 부품 실장 단자(80)와 전기적으로 접속된 외부 실장 단자(86)가 설치되어 있다. 또한, 구성 부재 및, 제조 방법에 대해서는, 전술한 진동자(50)에 있어서의 패키지 베이스(54)와 동일하다. 또한, 덮개체(76)에 대해서도, 본 실시 형태에서는, 금속 또는 유리에 의해 구성되는 평판이면 좋고, 랍재(78)를 이용하여 패키지 베이스(74)에 있어서의 진동편 실장 영역(75a)을 봉지하는 구성으로 한다.
전자 부품(82)으로서는, 예를 들면 발진 회로를 구비한 IC 등이면 좋고, 전자 부품 실장 단자(80)에 대해서는, 범프(84)를 이용한 플립칩 본딩 등으로 실장하면 좋다.
이러한 구성의 발진기(70)도, 진동자(50)와 동일하게, 박형의 패키지(72)에 실장해도, 진동 아암(16)(도 1 참조)이 굴곡 진동할 때에 패키지(72)의 덮개체(76)에 접촉할 우려가 없어진다. 따라서, 소형이며 고성능이고, 그리고 신뢰성이 높은 발진기(70)의 제조에 기여하는 것이 가능해진다.
또한, 도 8에서는 1개의 패키지에 진동편과 전자 부품을 탑재한 구조로 되어 있지만, 진동편과 전자 부품을 개별적으로 패키징해도 좋고, 패키지에 실장하지 않고 프린트 기판에 진동편과 전자 부품을 직접 실장해도 좋다.
본 발명에 따른 전자 기기의 일 예로서, 도 9에 나타내는 휴대 전화(100)나, 도 10에 나타내는 퍼스널 컴퓨터(200) 등을 들 수 있다. 모두 상기 실시 형태에 나타낸 진동편(10), 진동자(50), 또는 발진기(70)를, 클록원(clock source)이나 신호의 변조나 복조에 이용하는 국부 발진기로서 탑재하고 있는 것을 특징으로 한다. 이러한 특징을 가짐으로써, 전자 기기의 소형화, 박형화에 대응할 수 있다. 또한, 소형화를 행한 경우라도, 전자 기기의 기능에 맞춘 통신 등의 고정밀도화를 도모할 수 있다.
10 : 진동편
12 : 기판
14 : 기부
14a : 실장면
15 : 주면
16(16a∼16c) : 진동 아암
17a : 제1면
17b : 제2면
20 : 제1 전극
22(22a∼22c) : 제1층 여진 전극
24 : 제1층 인출 전극
26 : 제1층 인출 전극
28 : 압전체층
30(30a∼30c) : 여진 전극 피복부
32 : 인출 전극 피복부
34 : 개구부
36 : 개구부
38 : 제2 전극
40(40a∼40b) : 제2층 여진 전극
42 : 입출력 전극
44 : 입출력 전극
46 : 제2층 인출 전극
48 : 제2층 인출 전극
50 : 진동자
70 : 발진기

Claims (10)

  1. 실장면을 갖는 기부(基部)와,
    상기 기부의 일단부로부터 연이어 설치되며, 제1면과, 당해 제1면에 대향하며 상기 실장면측에 위치하는 제2면을 갖고, 상기 제1면 및 상기 제2면에 대한 법선 방향으로 굴곡 진동을 행하는 진동 아암과,
    상기 진동 아암의 상기 제1면 및 상기 제2면 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 형성되고, 제1 금속층, 제2 금속층 및, 상기 제1 금속층과 상기 제2 금속층과의 사이에 배치된 압전체층을 갖는 적층 구조체
    를 구비하고,
    상기 진동 아암은, 상기 실장면측으로 휘어져 있는 것을 특징으로 하는 진동편.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진동 아암의 길이를 L, 상기 진동 아암의 두께를 t, 상기 진동 아암의 영률(Young's modulus)을 Es, 상기 진동 아암의 푸아송 비(Poisson's ratio)를 νs, 상기 압전체층의 두께를 d, 상기 압전체층의 잔류 응력을 σ로 했을 때에, 상기 진동 아암의 휨량(δ)은,
    Figure 112011058261862-pat00003

    에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 진동편.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기부의 두께는, 상기 진동 아암의 두께보다도 두꺼운 것을 특징으로 하는 진동편.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기부는, 상기 실장면에 대향하는 주면(主面)을 갖고,
    상기 진동 아암은, 상기 실장면과 상기 주면과의 사이의 범위 내에서 상기 굴곡 진동을 행하는 것을 특징으로 하는 진동편.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 압전체층은, 상기 제1면 및 상기 제2면의 양쪽에 형성된 것을 특징으로 하는 진동편.
  6. 실장면을 갖는 기부와, 상기 기부의 일단부로부터 연이어 설치되는 진동 아암과, 상기 진동 아암에 형성되고, 제1 금속층, 제2 금속층 및, 상기 제1 금속층과 상기 제2 금속층과의 사이에 배치된 압전체층을 갖는 적층 구조체를 구비하는 진동편의 제조 방법으로서,
    상기 진동 아암은, 제1면과, 당해 제1면에 대향하며 상기 실장면측에 위치하는 제2면을 갖고,
    상기 적층 구조체는, 상기 제1면측에 형성되고,
    상기 제1 금속층, 상기 제2 금속층 및, 상기 압전체층 중 적어도 1개는, 압축 응력이 잔류하도록 성막되는 것을 특징으로 하는 진동편의 제조 방법.
  7. 실장면을 갖는 기부와, 상기 기부의 일단부로부터 연이어 설치되는 진동 아암과, 상기 진동 아암에 형성되고, 제1 금속층, 제2 금속층 및, 상기 제1 금속층과 상기 제2 금속층과의 사이에 배치된 압전체층을 갖는 적층 구조체를 구비하는 진동편의 제조 방법으로서,
    상기 진동 아암은, 제1면과, 당해 제1면에 대향하며 상기 실장면측에 위치하는 제2면을 갖고,
    상기 적층 구조체는, 상기 제2면측에 형성되고,
    상기 제1 금속층, 상기 제2 금속층 및, 상기 압전체층 중 적어도 1개는 인장 응력이 잔류하도록 성막되는 것을 특징으로 하는 진동편의 제조 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 기재된 진동편과,
    상기 진동편을 내부에 실장한 패키지를 갖는 것을 특징으로 하는 진동자.
  9. 제1항 또는 제2항에 기재된 진동편과,
    상기 진동편을 구동하는 전자 부품을 갖는 것을 특징으로 하는 발진기.
  10. 제1항 또는 제2항에 기재된 진동편을 탑재한 것을 특징으로 하는 전자 기기.
KR20110074841A 2010-07-29 2011-07-28 진동편, 진동자, 발진기 및, 전자 기기 KR101295215B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2010-170556 2010-07-29
JP2010170556A JP5622173B2 (ja) 2010-07-29 2010-07-29 振動片、振動子、発振器、および電子機器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120022581A KR20120022581A (ko) 2012-03-12
KR101295215B1 true KR101295215B1 (ko) 2013-08-08

Family

ID=45526127

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20110074841A KR101295215B1 (ko) 2010-07-29 2011-07-28 진동편, 진동자, 발진기 및, 전자 기기

Country Status (5)

Country Link
US (2) US8416027B2 (ko)
JP (1) JP5622173B2 (ko)
KR (1) KR101295215B1 (ko)
CN (1) CN102347741B (ko)
TW (1) TWI491173B (ko)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5622173B2 (ja) * 2010-07-29 2014-11-12 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
JP2012060355A (ja) * 2010-09-08 2012-03-22 Seiko Epson Corp 振動片、振動子、振動デバイスおよび電子機器
FR2976370A1 (fr) 2011-06-07 2012-12-14 St Microelectronics Grenoble 2 Procede de controle d'un objet destine a etre tenu a la main a l'aide d'un retour haptique
US9201528B2 (en) * 2011-06-07 2015-12-01 Stmicroelectronics Sa Method of manufacturing a vibratory actuator for a touch panel with haptic feedback
JP2013055400A (ja) * 2011-09-01 2013-03-21 Seiko Instruments Inc 圧電振動デバイス及び発振器
JPWO2013168478A1 (ja) 2012-05-07 2016-01-07 京セラ株式会社 圧電振動素子ならびにそれを用いた圧電振動装置および携帯端末
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
CN105429607B (zh) * 2014-09-16 2020-12-29 精工爱普生株式会社 振动装置、电子设备以及移动体
JP6723526B2 (ja) * 2016-05-25 2020-07-15 株式会社村田製作所 共振子及び共振装置
KR102066960B1 (ko) * 2016-08-03 2020-01-16 삼성전기주식회사 박막 벌크 음향 공진기 및 이를 포함하는 필터
CN110168653A (zh) * 2017-01-20 2019-08-23 诺华股份有限公司 用于印制可用于医疗程序中的机器可读信息的系统和方法
JP6439808B2 (ja) * 2017-01-31 2018-12-19 株式会社大真空 音叉型振動子
JP2019012873A (ja) * 2017-06-29 2019-01-24 セイコーエプソン株式会社 振動デバイス、電子機器及び移動体
FR3095542B1 (fr) * 2019-04-26 2023-12-01 Hap2U Dispositif à retour haptique pourvu de raidisseurs

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003092796A (ja) 2001-09-18 2003-03-28 Ueda Japan Radio Co Ltd 湾曲面を有する超音波振動子
JP2004208130A (ja) 2002-12-26 2004-07-22 Taiheiyo Cement Corp 圧電トランスデューサ
JP2004209733A (ja) 2002-12-27 2004-07-29 Canon Inc インクジェットヘッドの製造方法
JP2009005022A (ja) 2007-06-20 2009-01-08 Seiko Epson Corp 音叉型振動子、発振器

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2625511B2 (ja) 1988-07-21 1997-07-02 株式会社クボタ 穀粒選別装置用穀粒分布検出装置
JP2003177238A (ja) * 2001-12-10 2003-06-27 Fujikura Ltd 誘電体多層膜フィルタとその製造方法
US6900708B2 (en) * 2002-06-26 2005-05-31 Georgia Tech Research Corporation Integrated passive devices fabricated utilizing multi-layer, organic laminates
EP1536559A1 (fr) * 2003-11-25 2005-06-01 ETA SA Manufacture Horlogère Suisse Composant électronique ayant un élément résonateur dans un boitier hermetiquement fermé
US7372346B2 (en) * 2003-12-24 2008-05-13 Interuniversitair Microelektronica Centrum (Imec) Acoustic resonator
JP2005331485A (ja) 2004-05-21 2005-12-02 Sony Corp 圧電素子および電気機械変換装置
JP5067034B2 (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
JP5067035B2 (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
JP5391395B2 (ja) * 2007-10-15 2014-01-15 日立金属株式会社 圧電薄膜付き基板及び圧電素子
JP5071058B2 (ja) * 2007-11-07 2012-11-14 セイコーエプソン株式会社 圧電振動片
JP4533934B2 (ja) * 2008-01-15 2010-09-01 エプソントヨコム株式会社 振動片及び振動子の製造方法
JP2011049665A (ja) * 2009-08-25 2011-03-10 Seiko Instruments Inc 圧電振動子、圧電振動子の製造方法、発振器、電子機器および電波時計
JP5622173B2 (ja) * 2010-07-29 2014-11-12 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 (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003092796A (ja) 2001-09-18 2003-03-28 Ueda Japan Radio Co Ltd 湾曲面を有する超音波振動子
JP2004208130A (ja) 2002-12-26 2004-07-22 Taiheiyo Cement Corp 圧電トランスデューサ
JP2004209733A (ja) 2002-12-27 2004-07-29 Canon Inc インクジェットヘッドの製造方法
JP2009005022A (ja) 2007-06-20 2009-01-08 Seiko Epson Corp 音叉型振動子、発振器

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120022581A (ko) 2012-03-12
CN102347741A (zh) 2012-02-08
TW201214963A (en) 2012-04-01
US9059393B2 (en) 2015-06-16
CN102347741B (zh) 2016-03-09
JP2012034093A (ja) 2012-02-16
US8416027B2 (en) 2013-04-09
US20120025923A1 (en) 2012-02-02
JP5622173B2 (ja) 2014-11-12
US20130194049A1 (en) 2013-08-01
TWI491173B (zh) 2015-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101295215B1 (ko) 진동편, 진동자, 발진기 및, 전자 기기
JP4329492B2 (ja) 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
CN102340291B (zh) 弯曲振动片、振子、振荡器以及电子设备
JP6127495B2 (ja) 振動片、振動子、発振器、電子機器、移動体、および振動片の製造方法
JP3978783B2 (ja) 圧電デバイスと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
JP2011004035A (ja) 屈曲振動片および屈曲振動片の製造方法
JP5375503B2 (ja) 屈曲振動片
JP2013062643A (ja) 振動片、振動子、発振器及び電子機器
JP2005278069A (ja) 圧電振動片およびこれを用いた圧電デバイス
JP5822186B2 (ja) 振動子、発振器、および電子機器
JP5082968B2 (ja) 圧電発振器
JP2014165910A (ja) 振動片、振動子、発振器、電子機器及び移動体
JP2013168467A (ja) パッケージ、振動デバイス及び電子機器
JP2012029024A (ja) 屈曲振動片、振動子、発振器、および電子機器
JP5621285B2 (ja) 振動片、振動子および発振器
JP3975927B2 (ja) 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
JP2012134824A (ja) 振動片、振動子、発振器および電子機器
JP5299645B2 (ja) 屈曲振動片および屈曲振動子の製造方法
JP6327327B2 (ja) 振動子、電子機器、移動体および発振器
JP4020010B2 (ja) 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
JP4020031B2 (ja) 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
JP2012034171A (ja) 振動片、振動子、発振器、および電子機器
JP2013157701A (ja) パッケージ、振動デバイス及び電子機器
JP2012023429A (ja) 振動片、振動子、発振器、および電子機器
JP7206924B2 (ja) 圧電振動デバイス

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee