TWI492530B - 音叉型壓電振動片及壓電裝置 - Google Patents
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Description
本發明係關於由水晶等構成的壓電基板以及形成有一對振動臂的一種音叉型壓電振動片及使用此音叉型壓電振動片的壓電裝置。
尤其最近，這些壓電裝置伴隨著搭載這些的電器的小型化、薄型化，要求更進一步小型化、薄型化。另外，要求確保低CI(晶體阻抗)值，高品質且穩定性優良的壓電裝置。音叉型壓電振動片因小型化而使電極間距離變短，因串聯諧振容量變大而使頻率可變靈敏度變高。若頻率可變靈敏度變高，則難以與目標頻率，即例如32.768kHz吻合。另外，伴隨著小型化、薄型化使用於頻率調整而設置在振動臂部的前端上的錘部的金屬膜與激振電極靠近，在頻率調整工序中，存在飛散的金使錘部的金屬膜與激振電極短路的可能性。
根據專利文獻1(日本特開2010-050960號公報)，公開了如下技術：藉由使形成於振動臂部的長度方向的槽部的一部分，其電極部的長度相對於振動臂部的長度為55%以下，降低頻率可變靈敏度。
但是，頻率可變靈敏度降低至例如15ppm/pF以下的壓電裝置，雖然降低了頻率可變靈敏度，但是另一方面導致了CI值的增高。為此，尋求在降低了CI值的狀態下，同時降低頻率可變靈敏度的技術。
本發明的目的在於提供不使CI值上升且容易進行頻率調整的一種音叉型壓電振動片及壓電裝置。
第一態樣的音叉型壓電振動片包含：從一基部的一端側向規定方向延伸，且在其前端形成有一錘部的一對振動臂；在一對振動臂的第一面上，以從第一面凹進且向規定方向延伸的方式形成的一第一槽部；以及在一對振動臂的第一面的相反側的第二面上，以從第二面凹進且向規定方向延伸的方式形成的一第二槽部。而且，第一槽部及第二槽部具有一側面、一底面、基部側的一後端面及錘部側的一前端面。在其第一槽部上，在後端面、側面及底面形成有從後端面延伸至前端面的中途的一第一激振電極。另外，在第二槽部上，在後端面、側面、底面及前端面形成有從後端面延伸至前端面的一第二激振電極。
第二態樣的音叉型壓電振動片，在第二面上，在錘部形成有比一第一厚度薄的一第二厚度的金屬膜。而且，第一激振電極及第二激振電極以第二厚度形成。
另外，第一激振電極的長度為第一槽部的長度的60%至80%。
再有，錘部比形成有槽部的振動臂的區域的寬度更寬地形成。
第三態樣的音叉型壓電振動片具有從基部的一端側且在振動臂的兩外側向規定方向延伸的一對支撐臂。其支撐臂具有塗布導電性粘接劑的一接合部。
另外，並包含了從基部的一端側且在振動臂的兩外側向規定方向延伸的一對支撐臂，以及與支撐臂連接且包圍基部及振動臂的一外框部。
另外，第一槽部和第二槽部在從後端面至前端面的中途形成有朝向與規定方向交叉的方向延伸，並且使槽部的寬度變窄的一縮頸部。
再有，第四態樣的壓電裝置包含：如上所述之音叉型壓電振動片；設置在音叉型壓電振動片的第二面側，且設有音叉型壓電振動片的一底部；以及設置在音叉型壓電振動片的第一面側的一蓋部。
本發明的發明效果如下。
就本發明的音叉型壓電振動片而言，即使小型化也能使第一面的激振電極的長度變短，並且使第二面的激振電極的長度變長而提供符合市場需求的產品。另外，能夠對應使用該壓電振動片的壓電裝置的小型化的要求。
以下，基於附圖詳細地說明本發明的各實施方式。在以下的各實施方式中，將振動臂延伸的方向設為Y軸方向，將振動臂的臂寬方向設為X軸方向，與該Y軸及X軸方向正交的方向設為Z軸方向。本實施方式的音叉型壓電振動片是例如以32.768kHz振盪的振動片並做成Y軸方向的長度為1.45mm左右，X軸方向的長度為0.5mm左右，Z軸方向的厚度為0.12mm左右的小型的形狀。並且，本實施方式的音叉型壓電振動片可以是水晶振動片，但並不以此為限。
<第一實施方式>
(第一壓電裝置100的結構)
第1(a)圖為取下蓋部的第一壓電裝置的俯視圖，第1(b)圖為第1(a)圖的A-A’剖視圖。
如第1(b)圖所示，第一壓電裝置100由一蓋部53、一包裝件PKG及一第一音叉型壓電振動片20構成。在真空室內具有空洞的包裝件PKG上放入第一音叉型壓電振動片20，以真空狀態利用一封裝材料54接合蓋部53和包裝件PKG。蓋部53由矽硼玻璃等形成，因此即使在接合壓電裝置之後也能夠進行頻率的調整。
包裝件PKG可例如為陶瓷構成的陶瓷包裝件，重疊複數張陶瓷薄板而形成箱狀。在包裝件PKG的底部形成有外部電極51，而成為能夠表面實裝(SMD：Surface Mount Device)的類型。
如第1(a)圖所示，第一音叉型壓電振動片20由一對振動臂21、一支撐臂22及一基部23構成。在基部23上形成有基部電極31、32。在一對振動臂21的表面及背面的兩面，形成有從上表面凹進的槽部24。一對振動臂21在其上表面及下表面的槽部24以及槽部的側面24S，形成有激振電極33、34。振動臂21的前端具有成為錘部的錘金屬膜28。支撐臂22的接合部25透過導電性粘接劑50接合在包裝件PKG上。
第一壓電裝置100進行利用品質增減的頻率的調整。在振動臂21的前端的錘金屬膜28上附加金屬膜，或者在錘金屬膜28上照射離子束銑或鐳射，使錘金屬膜28的一部分蒸發、昇華。之後，第一壓電裝置100進行驅動特性等的檢查而完成。
(第一音叉型壓電振動片20的結構)
第2(a)圖為第一音叉型壓電振動片的第一主面(上表面)的俯視圖，第2(b)圖為第一音叉型壓電振動片的第二主面(下表面)的俯視圖。第一音叉型壓電振動片20在振動臂21的槽部24具有激振電極33a、33b、34a、34b。另外，在振動臂21的前端具有錘金屬膜28。
一對振動臂21從基部23與Y軸方向平行地延伸。在一根振動臂21的上表面形成有從上表面凹進的槽部24，在振動臂21的下表面也同樣形成有從下表面凹進的槽部24。振動臂21的前端附近以一定的寬度加寬，形成錘形的形狀。錘形的形狀部分形成有具有金屬膜的錘金屬膜28。錘金屬膜28係為了使因振動臂21的小型化而趨於變高的頻率降低至規定的頻率而形成，同時也為了使作為壓電裝置而搭載的第一音叉型壓電振動片20的頻率調整變得容易而形成。
由基部23和一對振動臂21構成的一振動根部26，其形狀大致成為直線的U字形狀。另外，由基部23、振動臂21及支撐臂22形成在兩處的支撐根部27，其形狀也成為同樣的直線的U字形狀。雖然振動根部26與支撐根部27的形狀為直線的U字形狀，但是也可以是曲線的U字形狀。
第一音叉型壓電振動片20的基部23，其整體形成矩形形狀。為了縮短第一音叉型壓電振動片20的全長，故希望基部23的長度儘量縮短。但是，若使基部23的長度變短，則會存在振動臂21的振動因振動洩漏而向包裝件PKG外部傳遞，或者變得容易受到包裝件PKG外部的溫度變化或衝擊的影響。因此，在第一音叉型壓電振動片20上形成支撐臂22。
如第2(a)圖及第2(b)圖所示，支撐臂22從第一音叉型壓電振動片20的基部23的兩端延伸。支撐臂22的長度形成得比振動臂21的長度短。第一音叉型壓電振動片20和包裝件PKG藉由導電性粘接劑50在接合部25進行接合。接合部25設置在從基部23延伸開的支撐臂22的端部。透過使接合部25遠離基部23，減少振動洩漏或外部變化的影響。
其次，對第一音叉型壓電振動片20的尺寸進行說明。一對振動臂21的長度L例如為1.25mm左右的長度。槽部24的長度m以相對於振動臂21的長度L的大致70%形成。槽部24的長度m是以槽部24的一方的端面24E(基部23的附近)作為起點至另一方的端面24E(錘金屬膜28的附近(+Y軸方向))的長度。以下，將基部23附近的端面24E稱為後端面，將錘部附近的端面24E稱為前端面。上表面側的激振電極33a、34a從後端面24E延伸至Y軸方向的途中並未到達前端面24E。上表面側的激振電極33a、34a的長度n，如第2(a)圖所示，以相對於槽部24的長度m的60%~80%形成。
如第2(b)圖所示，下表面的槽部24的長度m(從後端面24E至前端面24E)也以相對於振動臂21的長度L大致70%形成。另一方面，下表面側的激振電極33b、34b的長度n以相對於槽部24的長度m的100%形成。即，激振電極33b、34b與槽部24以相同的長度形成。基部23的長度為0.20mm左右。
第3(a)圖為第2(a)圖及第2(b)圖所示的第一音叉型壓電振動片的B-B’剖視圖。第3(b)圖為第2(a)圖及第2(b)圖所示的第一音叉型壓電振動片的C-C’剖視圖。
如第3(a)圖所示，在振動臂21的上表面(+Z)形成有基部電極31、激振電極34a及錘金屬膜28，在振動臂21的下表面(-Z)形成有基部電極31、激振電極34b及錘金屬膜28。振動臂21的上下表面的錘金屬膜28在形成基部電極31和激振電極34的工序中同時形成，上下表面均為相同的厚度T1。再有，在振動臂21的上表面的錘金屬膜28a的上表面形成有錘金屬膜28b，並且重新以厚度T2層疊。由於伴隨著小型化頻率趨於變高，因此錘金屬膜28b係為了降低頻率而形成。
振動臂21的下表面的激振電極34b與槽部24的長度以相同的長度形成。激振電極33、34還形成在振動臂21的側面、槽部的側面24S及槽部的底面24B。基部電極31、32和激振電極33、34，係由例如Cr(鉻)膜而成的質地上設置Au(金)膜的雙層結構形成。
如第3(b)圖所示，第一音叉型壓電振動片20的作為兩振動臂21之間的距離的一第二寬度W2，與作為振動臂21的寬度的一第一寬度W1相同，另外作為振動臂21和支撐臂22之間的距離的一第三寬度W3，也以和第一寬度W1相同的長度形成。即，第一音叉型壓電振動片20以相同的寬度，設計第一寬度W1、第二寬度W2及第三寬度W3。
另外，槽部24的截面大致形成為H型。振動臂21的槽部24的寬度W5(槽部的兩側面24S之間的距離)以振動臂21的第一寬度W1的40%至80%的寬度形成。振動臂21的厚度T4為振動臂21的第一寬度W1的兩倍以上。這些第一音叉型壓電振動片20的外形與槽部24的形成方式皆由公知的光刻技術形成。
如第3(b)圖的第一音叉型壓電振動片的C-C’截面所示，振動臂21的上表面(+Z)的槽部24沒有形成激振電極33a、34a。但振動臂21的下表面(-Z)的槽部24形成有激振電極33b、34b。此外，激振電極33b、34b還形成在振動臂21的側面、槽部的側面24S及槽部的底面24B。
(第一音叉型壓電振動片的製造方法)
請參考第1(a)圖至第4圖，第4圖為表示第一音叉型壓電振動片的電極形成工序及頻率調整工序的流程圖。電極的形成係藉由光刻法形成。
在步驟S11中，金屬膜在形成有第一音叉型壓電振動片20的外形和槽部的整個水晶片上，透過真空蒸鍍或噴鍍形成。其次，光阻膜塗布在金屬膜上。而且，形成有包含基部電極31、32和激振電極33、34的電極圖案的電極用光罩重合在形成於水晶片上的第一音叉型壓電振動片20上。未圖示的曝光裝置將電極圖案曝光在第一音叉型壓電振動片20上。
在步驟S12中，電極圖案是在除去了顯影後的光阻膜後，再對金屬膜進行蝕刻而形成。由此，第一音叉型壓電振動片20形成激振電極33、34。第一主面(上表面)側的槽部24從後端面24E(參照第2圖、第3圖)相對於槽部24的長度m而延伸60%至80%而形成。在第二主面(下表面)側的整個槽部24形成有激振電極33b、34b。在形成電極圖案時，還形成錘金屬膜28a(參照第3(a)圖)。錘金屬膜28a在其表面及背面形成與基部電極31、32及激振電極33、34相同厚度T1的金屬膜。
在步驟S13中，在第一音叉型壓電振動片20的第一主面(上表面)形成錘金屬膜28b(參照第3(a)圖)。錘金屬膜28b透過將僅在錘部具有一開口的一錘部用光罩覆蓋在水晶片的第一主面上，並以此狀態進行蒸鍍或噴鍍而形成。錘部用光罩防止在噴鍍中飛散的金屬粒子附著在錘部以外。雖然錘部用光罩覆蓋在水晶片上，但可能在水晶片與錘部用光罩之間多少產生間隙。因此，從水晶片與錘部用光罩的間隙飛散的金屬粒子可能會進入槽部24。假如，第一主面的槽部24的激振電極33a、34a形成至槽部24的前端面24E上，金屬粒子附著在激振電極33a、34a上，則可能會使激振電極33a、34a短路。但是，由於第一音叉型壓電振動片20的第一主面，其激振電極33a、34a沒有形成至前端面24E，因此不會使激振電極33a、34a短路。
形成有錘金屬膜28b的第一音叉型壓電振動片20利用頻率調整裝置(未圖示)來對振盪頻率進行測定。而且，對第一音叉型壓電振動片20的第一主面，其錘金屬膜28b的規定的部位進行離子束銑。離子束銑是透過將已加速的粒子撞擊在錘金屬膜28b上，使錘金屬膜28b的金屬離子飛散，使第一音叉型壓電振動片20的振盪頻率上升。由此，第一音叉型壓電振動片20粗調至目標頻率的允許範圍內(比目標頻率低的頻率)。之後，從水晶片上切出第一音叉型壓電振動片20。
在步驟S14中，第一音叉型壓電振動片20由導電性粘接劑50固定在包裝件PKG上。固定在包裝件PKG上的第一音叉型壓電振動片20，由頻率調整裝置(未圖示)測定振盪頻率。
在步驟S15中，頻率調整裝置判斷已取得的第一音叉型壓電振動片20，其振盪頻率是否在目標頻率的允許範圍內。若第一音叉型壓電振動片20的頻率在目標頻率的允許範圍內，則前進至步驟S17。若第一音叉型壓電振動片20的振盪頻率下降至目標頻率的允許範圍的下限值以下，則前進至步驟S16。
在步驟S16中，由離子束銑削去第一音叉型壓電振動片20的第一主面的錘金屬膜28b。在進行離子束銑時，金屬粒子從錘金屬膜28b飛散。但是，由於第一音叉型壓電振動片20的第一主面，其激振電極33a、34a沒有形成至前端面24E，因此降低了飛散的金屬粒子附著在激振電極33a、34a上而產生短路的可能性。
在步驟S17中，判斷全部需要進行振盪頻率的調整的第一音叉型壓電振動片20，其振盪頻率是否已被調整。若存在未調整頻率的第一音叉型壓電振動片20，則返回步驟S15，若不存在未調整頻率的第一音叉型壓電振動片20，則結束頻率的調整。
(上表面側的激振電極33a、34a的長度)
第5圖為表示電極斷開率與串聯諧振容量C1的關係的圖表。
該圖表在縱軸表示串聯諧振容量C1(fF)，在橫軸表示電極斷開率(%)。電極斷開率(%)為相對於槽部24的長度m中沒有形成激振電極33、34的長度n的長度差值(m-n)，比上槽部24的長度m的百分比。即，表示在槽部24上沒有形成激振電極33、34的比例。
在第5圖的圖表中表示單面斷開的折線與兩面斷開的折線。單面斷開表示僅在第一主面(上表面)相對於槽部而切斷了激振電極，第二主面(下表面)則形成有長度與槽部的長度相同的激振電極。兩面斷開表示，此音叉型壓電振動片的上下表面均形成有相同長度的激振電極。
串聯諧振容量C1(fF)與頻率可變靈敏度的關係為，若串聯諧振容量C1變小則頻率可變靈敏度(ppm/pF)(參照第7圖)降低。由於第一音叉型壓電振動片是以例如32.768kHz振盪的振動片，因此串聯諧振容量C1(fF)為7fF以下比較理想。因此，第一音叉型壓電振動片的單面斷開率為10%以下比較理想。即，第一音叉型壓電振動片的第一主面的激振電極，其長度為槽部的長度m的90%以下比較理想。
第6圖為表示電極斷開率與CI值(晶體阻抗值)的關係的圖表。在縱軸表示CI值(kΩ)，在橫軸表示電極斷開率(%)。CI值儘量小會比較理想，例如70kΩ以下比較理想。因此，第一音叉型壓電振動片的單面斷開率為40%以下比較理想。即，第一音叉型壓電振動片的第一主面的激振電極，其長度為槽部的長度的60%以上比較理想。
第7圖為表示串聯諧振容量與頻率可變靈敏度的關係的圖表。若串聯諧振容量C1(fF)變小則頻率可變靈敏度(ppm/pF)降低。由於第一音叉型壓電振動片係為例如32.768kHz振盪的振動片，因此串聯諧振容量C1(fF)為7fF以下比較理想。若使串聯諧振容量C1(fF)為7fF以下，則頻率可變靈敏度成為16ppm/pF以下，並且容易調整至目標頻率。
那麼，從第5圖至第7圖的圖表可知，就頻率可變靈敏度而言，第一音叉型壓電振動片的第一主面的激振電極，其長度為槽部的長度的90%以下比較理想。另一方面，就CI值而言，第一音叉型壓電振動片的第一主面的激振電極，其長度為槽部的長度的60%以下比較理想。從而，第一音叉型壓電振動片的第一主面的激振電極，其長度為槽部的長度的60%以上和90%以下比較理想。
在第5圖及第6圖中，表示了在上下表面形成有相同長度的激振電極的音叉型壓電振動片的折線(兩面斷開)。為了使串聯諧振容量C1(fF)為7fF以下，兩面斷開的音叉型壓電振動片只要使其激振電極長度為槽部的長度的90%以下即可。另一方面，為了使CI值為70kΩ以下，兩面斷開的音叉型壓電振動片需要使其激振電極長度為槽部的長度的80%以上。從而，兩面斷開的音叉型壓電振動片的激振電極的長度為槽部的長度的80%以上和90%以下比較理想。
若比較單面斷開的第一音叉型壓電振動片與兩面斷開的音叉型壓電振動片，則可知如下內容。單面斷開的第一音叉型壓電振動片的激振電極的長度為槽部的長度的60%以上和90%以下，並具有30%的調整幅度。另一方面，兩面斷開的音叉型壓電振動片的激振電極的長度為槽部的長度的80%以上和90%以下，但只有10%的調整幅度。從調整幅度的觀點來比較兩者，存在兩倍以上的差距。在第一音叉型壓電振動片上形成激振電極時，還可能相對於水晶片而產生電極用光罩的位置偏移。但是，由於第一音叉型壓電振動片與兩面斷開的音叉型壓電振動片相比，其調整幅度為兩倍，因此不容易產生調整不良。
另外，從製造的態樣來看，使形成於第一音叉型壓電振動片的激振電極朝向上面比較理想。這是因為，如第4圖的步驟S13、S17中所說明，在錘部形成金屬膜時，噴鍍等的金屬粒子難以附著在激振電極上。另外，這是因為，如第4圖的步驟S16中所說明，在利用離子束銑使金屬飛散時，飛散的金屬粒子難以附著在激振電極上。
<第二實施方式>
(第二音叉型壓電振動片的結構)
第8(a)圖為第二音叉型壓電振動片的俯視圖，第8(b)圖為第二音叉型壓電振動片的D-D’剖視圖。第二音叉型壓電振動片20A與第一音叉型壓電振動片20在支撐臂22’和基部23’的形狀上不同，在振動臂21’的槽部23上具備一縮頸部60。其他的結構基本上與第一音叉型壓電振動片20的結構相同。與第一音叉型壓電振動片20相同的構成要素標上相同的符號並省略其說明。
第二音叉型壓電振動片20A由一對振動臂21’、一支撐臂22’及一基部23’構成。一對振動臂21’從基部23’大致平行地向Y軸方向延伸，在一對振動臂21’的表面及背面形成有一槽部24。在表面及背面的槽部24形成有使槽部24的X軸方向的寬度變窄的縮頸部60。縮頸部60偏向槽部的側面24S的-X軸方向形成。在位於背面的一對槽部24上也相同地形成有縮頸部60。
縮頸部60大致形成於槽部24的長度m的中央。縮頸部60提高第二音叉型壓電振動片20A的基部23’部分的剛性，不會導致二次高頻波的CI值的降低。
一對振動臂21’的根部在X軸方向上較寬地形成。這樣可以使振動臂21’的振動集中到根部的應力轉移，能夠減少朝向基部23’的振動洩漏。
如第8(a)圖所示，一對支撐臂22’從第二音叉型壓電振動片20A的基部23’的-Y軸側的兩端，分別向X軸方向延伸後彎折，並與+Y軸方向平行地延伸。支撐臂22’的前端附近以一定的寬度變寬而具有一接合部25。第二音叉型壓電振動片20A與包裝件PKG接合的接合部25設置在支撐臂22’的前端附近的增幅部上。透過使接合部25遠離基部23’，能夠減少振動洩漏及外部變化的影響。
槽部24的長度m相對於振動臂21’的長度L形成為大致70%。槽部24的長度m以槽部的基部側的端面24E(後端面)為起點至另一方的端面24E(前端面)的長度。上表面側的激振電極33a、34a從後端面24E延伸至Y軸方向的途中，並未到達前端面24E。如第8(a)圖所示，上表面側的激振電極33a、34a的長度n相對於槽部24的長度m形成為70%~90%。
如第8(b)圖所示，下表面側的激振電極33b、34b的長度n相對於槽部24的長度m形成為100%。即，所形成的激振電極33b、34b的長度與槽部24的長度相同。
第二音叉型壓電振動片20A的製造方法與第一實施方式大致相同。在形成第二音叉型壓電振動片20A的槽部24時，縮頸部60是透過蝕刻與縮頸部60相對應的部位來形成。
<第三實施方式>
(第二壓電裝置110的結構)
第9(a)圖為從第二壓電裝置的蓋部側觀察了分解狀態的第二壓電裝置的立體圖，第9(b)圖為第9(a)圖所示的第二壓電裝置的E-E’截面構成圖，第10(a)圖為第三音叉型壓電振動片的俯視圖，第10(b)圖是第10(a)圖所示的第三音叉型壓電振動片的F-F’剖視圖。
如第9(a)圖及第9(b)圖所示，第二壓電裝置110由一蓋部10、一第三音叉型壓電振動片30及一底部40構成。蓋部10、第三音叉型壓電振動片30及底部40由水晶材料形成。
第二壓電裝置110將第三音叉型壓電振動片30夾在中心，在其第三音叉型壓電振動片30的上部接合蓋部10，在第三音叉型壓電振動片30的下部接合底部40，由此形成包裝件80。蓋部10與第三音叉型壓電振動片30以及底部40與第三音叉型壓電振動片30係透過矽氧烷鍵(Si-O-Si)進行封裝的結構。
第三音叉型壓電振動片30由蝕刻形成外形及一振動臂21。第三音叉型壓電振動片30在其中央部、所謂的振動臂21的外側具有一外框部29，在第三音叉型壓電振動片30與外框部29之間形成有一空間部35。其空間部35由水晶蝕刻形成。從基部23延伸的一對支撐臂22與外框部29連接。在基部23及外框部29的第一主面上，形成有基部電極31、32，在第二主面上，也同樣形成有基部電極31、32。
蓋部10在第三音叉型壓電振動片30側具有一蓋部側凹部17。底部40在第三音叉型壓電振動片30側具有一底部側凹部47。在底部40上形成有一第一通孔41、一第二通孔43及一階梯部49。在階梯部49上形成有與第一通孔41及第二通孔43連接的一第一連接電極42及一第二連接電極44。在底部40的底面形成有一第一外部電極45及一第二外部電極46。
第一通孔41及第二通孔43在其內面形成有金屬膜。內面的金屬膜與第一連接電極42、第二連接電極44、第一外部電極45及第二外部電極46同時由光刻工序製作而形成。第一連接電極42透過第一通孔41與設置在底部40的第一外部電極45電性連接。第二連接電極44透過第二通孔43與設置在底部40的第二外部電極46電性連接。
第二壓電裝置110的包裝件80是透過接合蓋部10、第三音叉型壓電振動片30及底部40而形成。也就是說，第一基部電極31與底部40的第一外部電極45電性連接，第二基部電極32與底部40的第二外部電極46電性連接。
(第三音叉型壓電振動片30的結構)
第三音叉型壓電振動片30除了外框部29之外，其基本上與第一音叉型壓電振動片20相同。如第10(a)圖及第10(b)圖所示，在第10圖的F-F’截面上，振動臂21的槽部上表面(+Z)沒有形成激振電極33a、34a。但是在振動臂21的槽部下表面(-Z)形成有激振電極33b、34b(參照第9(b)圖)。也就是說，振動臂21的槽部下表面，在槽部24的整個區域形成有激振電極33b、34b。激振電極33b、34b還形成在振動臂21的側面、槽部的側面24S及槽部的底面24B。
位於第三音叉型壓電振動片30的上表面的激振電極33a、34a的長度n也與第一音叉型壓電振動片20相同，皆為槽部24的長度m的60%以上以及90%以下。在第三音叉型壓電振動片30上形成激振電極33、34時，也不會相對於水晶片產生電極用光罩的位置偏移。但是，由於第三音叉型壓電振動片30也與兩面斷開的音叉型壓電振動片相比調整幅度為兩倍，因此不容易產生調整不良。
另外，從製造的態樣來看，形成於第三音叉型壓電振動片30的激振電極33a、34a朝向上面比較理想。這是因為在錘部上形成金屬膜時，或者在由離子束銑使金屬粒子飛散時，飛散的金屬粒子難以附著在激振電極33a、34a。
產業上的利用可能性如下。
以上，雖然詳細地對本發明的較佳的實施方式進行了說明，但是在本領域技術人員清楚的前提下，本發明可以在其技術範圍內對實施方式施加各種變更、變形而實施。例如，可以使用鉭酸鋰等的各種壓電材料來代替水晶。並且，本發明作為壓電裝置可以適用將組裝了振盪電路的IC等配置在包裝件內的壓電振盪器。
10．．．蓋部
17．．．蓋部側凹部
20．．．第一音叉型壓電振動片
20A．．．第二音叉型壓電振動片
21、21’．．．振動臂
22、22’．．．支撐臂
23、23’．．．基部
24．．．槽部
24B．．．槽部的底面
24E．．．槽部的端面
24S．．．槽部的側面
25．．．接合部
26．．．振動根部
27．．．支撐根部
28、28a、28b．．．錘金屬膜
29．．．外框部
30．．．第三音叉型壓電振動片
31、32．．．基部電極
33、33a、33b．．．激振電極
34、34a、34b．．．激振電極
35．．．空間部
40．．．底部
41．．．第一通孔
42．．．第一連接電極
43．．．第二通孔
44．．．第二連接電極
45．．．第一外部電極
46．．．第二外部電極
47．．．底部側凹部
49．．．階梯部
50．．．導電性粘接劑
51．．．外部電極
53．．．蓋部
54．．．封裝材料
60．．．縮頸部
80、PKG．．．包裝件
100．．．第一壓電裝置
110．．．第二壓電裝置
C1．．．串聯諧振容量
L．．．振動臂的長度
m．．．槽部的長度
n．．．激振電極的長度
T1、T2．．．錘金屬膜厚度
T4．．．振動臂的厚度
W1．．．第一寬度
W2．．．第二寬度
W3．．．第三寬度
W5．．．槽部寬度
第1(a)圖為取下蓋部的第一壓電裝置的俯視圖。
第1(b)圖為第1(a)圖所示的第一壓電裝置的A-A’剖視圖。
第2(a)圖為第一音叉型壓電振動片的第一主面的俯視圖。
第2(b)圖為第一音叉型壓電振動片的第二主面的俯視圖。
第3(a)圖為第一音叉型壓電振動片的B-B’剖視圖。
第3(b)圖為第一音叉型壓電振動片的C-C’剖視圖。
第4圖為表示第一音叉型壓電振動片的電極形成及頻率調整工序的流程圖。
第5圖為表示槽部的電極斷開率與串聯諧振容量的關係的圖表。
第6圖為表示槽部的電極斷開率與CI值的關係的圖表。
第7圖為表示串聯諧振容量與頻率可變靈敏度的關係的圖表。
第8(a)圖為第二音叉型壓電振動片的俯視圖。
第8(b)圖為第二音叉型壓電振動片的D-D’剖視圖。
第9(a)圖為從第二壓電裝置的蓋部側觀察了分解狀態的第二壓電裝置的立體圖。
第9(b)圖為第9(a)圖所示的第二壓電裝置的E-E’截面構成圖。
第10(a)圖為第三音叉型壓電振動片的俯視圖。
第10(b)圖為第10(a)圖所示的第三音叉型壓電振動片的F-F’剖視圖。
20．．．第一音叉型壓電振動片
21．．．振動臂
22．．．支撐臂
23．．．基部
24．．．槽部
24B．．．槽部的底面
24E．．．槽部的端面
24S．．．槽部的側面
25．．．接合部
26．．．振動根部
27．．．支撐根部
28．．．錘金屬膜
31、32．．．基部電極
33a．．．激振電極
34a．．．激振電極
L．．．振動臂的長度
m．．．槽部的長度
n．．．激振電極的長度
Claims (12)
- 一種音叉型壓電振動片，包括有：從一基部的一端側向一規定方向延伸，且在其前端形成有一錘部的一對振動臂；在該等振動臂的一第一面上，以從該第一面凹進且向該規定方向延伸的方式所形成的一第一槽部；以及在該等振動臂的該第一面的相反側的一第二面上，以從該第二面凹進且向該規定方向延伸的方式所形成的一第二槽部，該第一槽部及該第二槽部具有一側面、一底面、該基部側的一後端面及該錘部側的一前端面，在該第一槽部上，在該後端面、該側面及該底面形成有從該後端面延伸至該前端面的中途的一第一激振電極，在該第二槽部上，在該後端面、該側面、該底面及該前端面形成有從該後端面延伸至該前端面的一第二激振電極，其中該第一激振電極的長度小於該第一槽部的長度，該第二激振電極的長度近似該第二槽部的長度，而該第一激振電極的長度則小於該第二激振電極的長度。
- 如申請專利範圍第1項所述之音叉型壓電振動片，其中在該第一面上，在該錘部形成有一第一厚度的金屬膜，在該第二面上，在該錘部形成有比該第一厚度薄的一第二厚度的金屬膜，該第一激振電極及該第二激振電極以該第二厚度形成。
- 如申請專利範圍第1項所述之音叉型壓電振動片，其中該第一激振電極的長度為該第一槽部的長度的60%至90%。
- 如申請專利範圍第2項所述之音叉型壓電振動片，其中該第一 激振電極的長度為該第一槽部的長度的60%至90%。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之音叉型壓電振動片，其中該錘部的寬度比形成有該槽部的該振動臂的區域的寬度更寬地形成。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之音叉型壓電振動片，其中該第一槽部和該第二槽部在從該後端面至該前端面的中途形成有向該規定方向交叉的方向延伸，且使該槽部的寬度變窄的一縮頸部。
- 如申請專利範圍第5項所述之音叉型壓電振動片，其中該第一槽部和該第二槽部在從該後端面至該前端面的中途形成有向該規定方向交叉的方向延伸，且使該槽部的寬度變窄的一縮頸部。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之音叉型壓電振動片，更包括從該基部的該端側且在該振動臂的兩外側向該規定方向延伸的一對支撐臂，該等支撐臂具有塗布導電性粘接劑的一接合部。
- 如申請專利範圍第5項所述之音叉型壓電振動片，更包括從該基部的該端側且在該振動臂的兩外側向該規定方向延伸的一對支撐臂，該等支撐臂具有塗布導電性粘接劑的一接合部。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述之音叉型壓電振動片，更包括從該基部的該端側且在該振動臂的兩外側向該規定方向延伸的一對支撐臂，以及與該等支撐臂連接且包圍該基部及該振動臂的一外框部。
- 如申請專利範圍第5項所述之音叉型壓電振動片，更包括從該基部的該端側且在該振動臂的兩外側向該規定方向延伸的一對支撐臂，以及與該等支撐臂連接且包圍該基部及該振動臂的一外框部。
- 一種壓電裝置，包含有：如申請專利範圍第1至11項中任一項所述之音叉型壓電振動片；設置在該音叉型壓電振動片的該第二面側且設置有該音叉型壓電振動片的一底部；以及設置在該音叉型壓電振動片的該第一面側的一蓋部。
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