TWI590500B - 振動片之製造方法、振動器之製造方法、振動器、振盪器及電子機器 - Google Patents

振動片之製造方法、振動器之製造方法、振動器、振盪器及電子機器 Download PDF

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TWI590500B
TWI590500B TW102108717A TW102108717A TWI590500B TW I590500 B TWI590500 B TW I590500B TW 102108717 A TW102108717 A TW 102108717A TW 102108717 A TW102108717 A TW 102108717A TW I590500 B TWI590500 B TW I590500B
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小林淳治
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精工愛普生股份有限公司
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Description

振動片之製造方法、振動器之製造方法、振動器、振盪器及電子機器
本發明係關於一種振動片之製造方法、振動器之製造方法、振動器、振盪器及電子機器。
自先前以來,已知有使用水晶之振動片(振動器或發送器)。該振動片因頻率溫度特性優異而廣泛用作各種電子機器之基準頻率源或振盪源等。尤其,使用以稱為AT切割之切割角切出之水晶基板之振動片因頻率溫度特性呈現3次曲線,故亦廣泛利用於行動電話等行動通信機器等(例如參照專利文獻1)。
如專利文獻1中揭示般,作為使用AT切割之水晶基板之振動片,眾所周知的是稱為雙台面型者。所謂雙台面型係指如下形狀:包含壁厚之振動部及沿著振動部之周緣設置且較上述振動部之厚度薄之薄壁部,上述振動部包含自上述薄壁部向+Y'軸側突出之第1凸部及向-Y'軸側突出之第2凸部。如上所述之形狀可有效率地將振動封閉於振動部,因此有可獲得優異之振動特性之優點。
此處,作為形成雙台面型之水晶基板之方法,可列舉例如利用光微影技術與蝕刻技術將板狀之水晶基板圖案化之方法。
具體而言,首先,準備以AT切割而切出之板狀之水晶基板,於 其一表面形成與第1凸部對應之第1遮罩,並且於另一表面形成與第2凸部對應之第2遮罩。再者,第1、第2遮罩係設為相互相同之形狀,以其輪廓相互重合之方式形成。繼而,經由該等第1、第2遮罩對水晶基板自其兩表面側進行蝕刻,藉此形成包含具有第1、第2凸部之振動部及位於其周圍之周緣部之水晶基板。繼而,藉由於所獲得之水晶基板之表面形成電極而獲得水晶振動片。
此處,於水晶基板之蝕刻步驟中,有產生第1遮罩及第2遮罩之相對偏移之情形,根據其偏移方式,製造圖14所示之形狀之水晶振動片。再者,因水晶之結晶面而使得第1凸部51之+Z'軸側之側面512成為相對於主面511大致垂直之面,-Z'軸側之側面513成為相對於主面511傾斜之面。又,第2凸部52之-Z'軸側之側面522成為相對於主面521大致垂直之面,+Z'軸側之側面523成為相對於主面521傾斜之面。
此處,在管理水晶振動片之振動特性(品質)方面,台面部之有效振動區域53之寬度(Z'軸方向上之長度)較為重要,因此,必需求出該寬度而進行管理。再者,所謂有效振動區域53係指第1凸部51之主面511與第2凸部52之主面521重合之區域。
為了於圖14所示之形狀中求出有效振動區域53之寬度W1',存在多種方法,但作為相對簡單之方法,例如,求出水晶振動片之總寬度W2'、第1凸部51之主面511之-Z'軸側之端A2'與水晶振動片之-Z'軸側之端B2'之分開距離L1'、及第2凸部52之主面521之+Z'軸側之端A4'與水晶振動片之+Z'軸側之端B1'之分開距離L2,並代入W1'=W2'-(L1'+L2')之公式,藉此可求出有效振動區域53之寬度W1'。
然而,於圖14所示之構成中,存在無法準確地計測L1、L2之問題。即,於計測L1之情形時,必需自+Y'側觀察水晶振動片,特定第1凸部51之主面511之端A2'。然而,由於第1凸部51之側面513與周緣部之邊界C3'位於距離端A2'很近之旁邊,故相互平行之2條邊界線看起 來極近,該等被一體地觀察,而無法準確地特定端A2'。因此,無法準確地計測L1。關於L2之計測亦相同。
如上述般,於先前之水晶振動片之製造方法中,存在無法準確地計測有效振動區域之寬度,從而製造振動特性(品質)之管理較為困難之水晶振動片之問題。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2010-147625號公報
[專利文獻2]日本專利特開2008-067345號公報
本發明之目的在於提供一種可簡單且準確地計測振動部之有效振動區域之寬度,從而振動特性之管理較為容易之振動片之製造方法、振動特性之管理較為容易之振動器之製造方法、且包含該振動片之可靠性優異之振動器、振盪器及電子機器。
本發明係為了解決上述課題之至少一部分而完成,可作為以下之應用例而實現。
[應用例1]
本發明之振動片之製造方法之特徵在於包含如下步驟:準備旋轉Y切割之水晶基板;於上述水晶基板之+Y'軸側之主面配置第1遮罩,於-Y'軸側之主面以相對於上述第1遮罩成為向+Z'軸側偏移之位置之方式配置第2遮罩,經由上述第1遮罩及上述第2遮罩對上述水晶基板進行蝕刻,藉此形成於上述水晶基板包含具有向+Y'軸側突出之第1凸部及向-Y'軸側突出之第2凸部之振動部、以及沿著上述振動部之外緣配置之厚度較 上述振動部之厚度薄之薄壁部的台面型基板;及於上述台面型基板形成導體圖案。
藉此,可簡單且準確地計測振動部之有效振動區域之寬度,從而可製造振動特性之管理較為容易之振動片。
[應用例2]
於本發明之振動片之製造方法中,較佳為上述第1遮罩之+Z'軸側之端係相對於上述台面型基板之Z'軸方向之中心而位於+Z'軸側, 上述第2遮罩之-Z'軸側之端係相對於上述台面型基板之Z'軸方向之中心而位於-Z'軸側。
藉此,可將第1凸部之主面與第2凸部之主面重合之區域即有效振動區域保持為相對較大,並且可於振動片之Z'軸方向之中央部形成有效振動區域。因此,可使振動部平衡良好地振動,從而可製造振動特性優異之振動片。
[應用例3]
於本發明之振動片之製造方法中,較佳為將上述第1遮罩及上述第2遮罩之Z'軸方向之偏移量設為D,在將上述第1凸部之主面距離上述薄壁部之+Y'軸側之主面之高度與上述第2凸部之主面距離上述薄壁部之-Y'軸側之主面之高度之和設為t時,上述D與上述t之關係滿足0<Dt/2。
藉此,可將有效振動區域之大小保持為相對較大。
[應用例4]
於本發明之振動片之製造方法中,較佳為將上述第1凸部之主面之+Z'軸側之端與上述薄壁部連結之側面係相對於上述第1凸部之主面垂直,將上述第2凸部之主面之-Z'軸側之端與上述薄壁部連結之側面係 相對於上述第2凸部之主面垂直。
藉此,可更準確地計測振動部之有效振動區域之寬度。
[應用例5]
於本發明之振動片之製造方法中,較佳為上述水晶基板為AT切割水晶基板。
藉此,可製造具有優異之頻率特性之振動片。
[應用例6]
於本發明之振動器之製造方法中,較佳為包含將本發明之振動片收容於封裝之步驟。
藉此,可獲得具有優異之可靠性之振動器。
[應用例7]
本發明之振動片之特徵在於包含:旋轉Y切割之水晶基板,其包含具有向+Y'軸側突出之第1凸部及向-Y'軸側突出之第2凸部之振動部、沿著上述振動部之外緣配置且厚度較上述振動部之厚度薄之薄壁部;及導體圖案,其配置於上述水晶基板;上述第1凸部之主面之+Z'軸側之端係以於上述Y'軸方向之俯視下與上述第2凸部之主面重疊之方式配置,上述第2凸部之主面之-Z'軸側之端係於上述Y'軸方向之俯視下與上述第1凸部之主面重疊。
藉此,可簡單且準確地計測振動部之有效振動區域之寬度,從而獲得振動特性之管理較為容易之振動片。
[應用例8]
本發明之振動器之特徵在於包含:本發明之振動片;及封裝,其收容有上述振動片。
藉此,可獲得具有優異之可靠性之振動器。
[應用例9]
本發明之振盪器之特徵在於包含:本發明之振動片;及振盪電路,其與上述振動片電性連接。
藉此,可獲得具有優異之可靠性之振盪器。
[應用例10]
本發明之電子機器之特徵在於包含本發明之振動片。
藉此,可獲得具有優異之可靠性之電子機器。
1‧‧‧振動器
2‧‧‧振動片
3‧‧‧水晶基板
4‧‧‧導體圖案
6‧‧‧感溫零件
8‧‧‧IC晶片
9‧‧‧封裝
9A‧‧‧封裝
10‧‧‧振盪器
30‧‧‧水晶基板
31‧‧‧振動部
32‧‧‧周緣部(薄壁部)
32a‧‧‧主面
32b‧‧‧主面
35‧‧‧第1凸部
37‧‧‧第2凸部
39‧‧‧有效振動區域
51‧‧‧第1凸部
52‧‧‧第2凸部
53‧‧‧有效振動區域
71‧‧‧導電性固定構件
72‧‧‧導電性固定構件
91‧‧‧基座
91A‧‧‧基座
92‧‧‧蓋
92A‧‧‧蓋
93‧‧‧內部端子
94‧‧‧外部端子
95‧‧‧第1連接端子
96‧‧‧第2連接端子
97‧‧‧外部端子
99‧‧‧構件
100‧‧‧顯示部
351‧‧‧主面
352‧‧‧側面
353‧‧‧側面
371‧‧‧主面
372‧‧‧側面
373‧‧‧側面
411‧‧‧第1激勵電極
412‧‧‧第2激勵電極
421‧‧‧第1連接電極
422‧‧‧第2連接電極
431‧‧‧第1連接配線
432‧‧‧第2連接配線
511‧‧‧主面
512‧‧‧側面
513‧‧‧側面
521‧‧‧主面
522‧‧‧側面
523‧‧‧側面
911‧‧‧凹部
911a‧‧‧第1凹部
911b‧‧‧第2凹部
911c‧‧‧第3凹部
921‧‧‧凹部
991‧‧‧收納部
1100‧‧‧個人電腦
1102‧‧‧鍵盤
1104‧‧‧本體部
1106‧‧‧顯示單元
1200‧‧‧行動電話
1202‧‧‧操作按鈕
1204‧‧‧受話口
1206‧‧‧發話口
1300‧‧‧數位靜態相機
1302‧‧‧外殼
1304‧‧‧受光單元
1306‧‧‧快門按鈕
1308‧‧‧記憶體
1312‧‧‧視訊信號輸出端子
1314‧‧‧輸入輸出端子
1430‧‧‧電視監視器
1440‧‧‧個人電腦
A1‧‧‧端
A2‧‧‧端
A2'‧‧‧端
A3‧‧‧端
A4‧‧‧端
A4'‧‧‧端
B1‧‧‧端
B1'‧‧‧端
B2‧‧‧端
B2'‧‧‧端
C1‧‧‧邊界
C2‧‧‧邊界
C3'‧‧‧邊界
D‧‧‧偏移量
D1‧‧‧分開距離
D2‧‧‧分開距離
D3‧‧‧分開距離
D4‧‧‧分開距離
D5‧‧‧分開距離
L1‧‧‧分開距離
L1'‧‧‧分開距離
L2‧‧‧分開距離
L2'‧‧‧分開距離
M1‧‧‧第1遮罩
M2‧‧‧第2遮罩
O1‧‧‧中心
O2‧‧‧中心
O3‧‧‧中心
S‧‧‧收納空間
t1‧‧‧高度
t2‧‧‧高度
W1‧‧‧寬度
W1'‧‧‧寬度
W2‧‧‧寬度
W2'‧‧‧總寬度
X‧‧‧軸
Y'‧‧‧軸
Z'‧‧‧軸
圖1係本發明之第1實施形態之振動器之平面圖。
圖2係圖1中之A-A線剖面圖。
圖3係圖1所示之振動器所具有之振動片之平面圖,(a)為頂視圖,(b)為仰視圖。
圖4係圖1中之B-B線剖面圖。
圖5係圖1所示之振動器所具有之振動片之局部放大圖,(a)為頂視放大圖,(b)為仰視放大圖。
圖6(a)-(c)係用以對圖3所示之振動片之製造方法進行說明之剖面圖。
圖7係用以對圖3所示之振動片之製造方法進行說明之剖面圖。
圖8係本發明之第2實施形態之振動器之剖面圖。
圖9係本發明之第3實施形態之振動器之剖面圖。
圖10係表示本發明之振盪器之一例之剖面圖。
圖11係包含本發明之振動片之電子機器(筆記型個人電腦)。
圖12係包含本發明之振動片之電子機器(行動電話)。
圖13係包含本發明之振動片之電子機器(數位靜態相機)。
圖14係用以說明先前技術之剖面圖。
以下,根據圖式所示之較佳之實施形態對本發明之振動片之製造方法、振動器之製造方法、振動器、振盪器及電子機器詳細地進行說明。
首先,對應用本發明之振動片之振動器(本發明之振動器)進行說明。
<第1實施形態>
圖1係本發明之第1實施形態之振動器之平面圖,圖2係圖1中之A-A線剖面圖,圖3係圖1所示之振動器所具有之振動片之平面圖,(a)為頂視圖,(b)為仰視圖,圖4係圖1中之B-B線剖面圖,圖5係圖1所示之振動器所具有之振動片之局部放大圖,(a)為頂視放大圖,(b)為仰視放大圖,圖6及圖7係用以對圖3所示之振動片之製造方法進行說明之剖面圖。再者,以下,為了便於說明,將圖2中之上側稱為「上」,將下側稱為「下」。
1.振動器
圖1及圖2所示之振動器1包含振動片2(本發明之振動片)及收納振動片2之封裝9。以下,依次對振動片2及封裝9詳細地進行說明。
(封裝)
封裝9包含:箱狀之基座91,其具有於上表面敞開之凹部911;及板狀之蓋92,其以堵住凹部911之開口之方式接合於基座91。如上所述之封裝9具有藉由以蓋92堵住凹部911而形成之收納空間S,於該收納空間S氣密地收納、設置有振動片2。再者,收納空間S內例如既可成為減壓(較佳為真空)狀態,亦可填充氮氣、氦氣、氬氣等惰性氣體。藉此,振動片2之振動特性提高。
作為基座91之構成材料,並無特別限定,可使用氧化鋁等各種陶瓷。又,作為蓋92之構成材料,並無特別限定,為線膨脹係數與基 座91之構成材料近似之構件即可。例如,於將基座91之構成材料設為如上所述之陶瓷之情形時,較佳為設為科伐合金等合金。再者,基座91與蓋92之接合並無特別限定,例如,既可經由接著劑而接合,亦可藉由縫焊接等而接合。
於凹部911之底面形成有第1連接端子95及第2連接端子96。第1連接端子95係與振動片2所具有之下述之第1連接電極421對向而形成,第1連接端子95與第1連接電極421係經由導電性固定構件71而電性連接。又,第2連接端子96係與振動片2所具有之下述之第2連接電極422對向而形成,第2連接端子96與第2連接電極422係經由導電性固定構件72而電性連接。
作為導電性固定構件71、72,並無特別限定,例如,可使用焊錫、銀膏、導電性接著劑(使金屬粒子等導電性填料分散於樹脂材料中所得之接著劑)等。
又,第1連接端子95係經由未圖示之通孔而與形成於封裝9之底面之外部端子(安裝端子)94電性連接,第1連接端子96係經由未圖示之通孔而與形成於封裝9之底面之外部端子(安裝端子)97電性連接。
作為第1、第2連接端子95、96及外部端子94之構成,只要各自具有導電性,則並無特別限定,例如,可包含於Cr(鉻)、W(鎢)等金屬化層(基底層)積層有Ni(鎳)、Au(金)、Ag(銀)、Cu(銅)等各覆膜之金屬覆膜。
(振動片2)
如圖1至圖3所示,本實施形態之振動片2包含水晶基板3、及形成於水晶基板3上之導體圖案4。
水晶基板3係所謂振動模式以厚度切變振動進行振動之旋轉Y切割水晶基板,例如,包含AT切割水晶基板。藉此,成為可發揮優異之頻率特性之振動片2。再者,所謂旋轉Y切割水晶基板,係指以具 有使包含作為水晶之結晶軸之X軸(電軸)與Z軸(光軸)之平面(Y面)繞著X軸自Z軸起沿逆時針方向(-Y軸(機械軸)方向)旋轉特定之角度α而獲得之主面(包含X軸與Z'軸之主面)之方式切出的水晶基板。於如上所述之構成之水晶基板3中,可將水晶基板3之長度方向規定為X軸,將短邊方向規定為Z'軸,進而將厚度方向規定為Y'軸。於AT切割水晶基板之情形時,上述角度α約為35度15分。
如上所述之水晶基板3包含壁厚之振動部31、及形成於振動部31之周圍之薄壁之周緣部(薄壁部)32。振動部31包含自周緣部32向+Y'軸側突出之第1凸部35及向-Y'軸側突出之第2凸部37。即,水晶基板3形成在兩側形成有台面部之雙台面型。根據如上所述之形狀,可有效地將振動封閉於振動部31,因此,可提高CI(Crystal Impedance,水晶阻抗)值、Q(Quality,品質)值等頻率特性。
於第1凸部35之主面351形成有第1激勵電極411,於第2凸部37之主面371形成有第2激勵電極412。再者,第1激勵電極411與第2激勵電極412係以俯視振動片2時相互之輪廓重疊之方式形成。
又,於周緣部32之下表面並列形成有第1連接電極421與第2連接電極422。第1激勵電極411係經由形成於水晶基板3之上表面及側面之第1連接配線431而與第1連接電極421電性連接,第2激勵電極412係經由形成於水晶基板3之下表面之第2連接配線432而與第2連接電極422電性連接。
由該等第1激勵電極411、第2激勵電極412、第1連接電極421、第2連接電極422、第1連接配線431及第2連接配線432而構成導體圖案4。
作為第1激勵電極411、第2激勵電極412、第1連接電極421、第2連接電極422、第1連接配線431及第2連接配線432之構成,只要具有導電性,則各自並無特別限定,例如,可包含於Cr(鉻)、W(鎢)等金 屬化層(基底層)積層Ni(鎳)、Au(金)、Ag(銀)、Cu(銅)等電極層之金屬覆膜。
如上所述之振動片2係藉由導電性固定構件71、72而支撐於封裝9。具體而言,如上所述,第1連接電極421經由導電性固定構件71而固定於第1連接端子95,第1連接電極422經由導電性固定構件72而固定於第2連接端子96。
繼而,根據圖4對振動部31之形狀詳細地進行說明。圖4係圖1中B-B線剖面圖。
如圖4所示,第1凸部35包含主面351、相對於主面351位於+Z'軸側之側面352、及相對於主面351位於-Z'軸側之側面353。側面352係水晶之第1結晶面,為相對於主面351大致垂直之面(即,與Y'軸大致平行之面)。另一方面,側面353係水晶之第2結晶面,為相對於主面351傾斜之面。
與第1凸部35同樣地,第2凸部37包含主面371、相對於主面371位於-Z'軸側之側面372、及相對於主面371位於+Z'軸側之側面373。側面372係水晶之第1結晶面,為相對於主面371大致垂直之面(即,與Y'軸大致平行之面)。另一方面,側面373係水晶之第2結晶面,為相對於主面371傾斜之面。
再者,側面353相對於主面351大致垂直係指包括主面351與側面353所成之角θ處於85°θ95°之範圍。同樣地,側面373相對於主面371大致垂直係指包括主面371與側面373所成之角θ處於85°θ95°之範圍。
又,第1凸部35之主面351之+Z'軸側之端(主面351與側面352之邊界)A1位於與第2凸部37之主面371重疊之位置上。換言之,端A1係於Z'軸方向上,位於第2凸部37之主面371之-Z'軸側之端(主面371與側面372之邊界)A3與+Z'軸側之端(主面371與側面373之邊界)A4之間。
又,第2凸部37之主面371之-Z'軸側之端A3係於俯視下,位於與第1凸部35之主面351重疊之位置上。換言之,端A3係於Z'軸方向上,俯視下位於第1凸部35之主面351之+Z'軸側之端A1與-Z'軸側之端(主面351與側面353之邊界)A2之間。又,端A3位於相對於端A1向-Z軸方向分開之位置上。
藉由將端A1、A3設為如上所述之配置,可獲得品質管理較為容易之振動片2。以下,具體進行說明。首先,作為決定振動片2之頻率特性之要因之一,可列舉振動部31之有效振動區域39之寬度(Z'軸方向之長度)W1。再者,所謂有效振動區域39,係指振動部31之第1凸部35之主面351與第2凸部37之主面371俯視下重合之區域。因此,管理者(製造者等)可測定有效振動區域39之寬度W1而進行管理,例如,將寬度W1為特定數值範圍內者設為良品且將寬度W1為特定數值範圍外者設為不良品而加以區別,或根據寬度W1之值而選擇使用之用途。
作為測定有效振動區域39之寬度W1之方法,並無特別限定,存在多種方法,但作為相對簡單且準確之方法,可列舉如下之方法。即,將水晶基板3之總寬度(Z'軸方向之長度)測定為W2,將水晶基板3之+Z'軸側之端B1與第1凸部35之主面351之+Z'軸側之端A1之分開距離測定為L1,將水晶基板3之-Z'軸側之端B2與第2凸部37之主面371之-Z'軸側之端A3之分開距離測定為L2,將進行測定所得之W2、L1、L2之值代入W1=W2-(L1+L2)之公式,藉此可簡單地求出寬度W1。
此處,L1之測定係以端A1為基準而進行。端A1係第1凸部35之主面351與側面352之邊界。由於側面352係相對於主面351大致垂直之面,故如圖5(a)所示,當自上側(+Y'軸側)觀察振動片2時,側面352與周緣部32之邊界C1因與端A1重疊而未被視認。因此,於端A1之附近未出現妨礙端A1之視認之線段等,因而可準確地特定端A1,由此, 可準確地測定L1。
同樣地,L2之測定係以端A3為基準而進行。端A3係第2凸部37之主面371與側面372之邊界。由於側面372係相對於主面371大致垂直之面,故如圖5(b)所示,當自下側(-Y'軸側)觀察振動片2時,側面372與周緣部32之邊界C2與端A3重疊而未被視認。因此,於端A3之附近未出現妨礙端A3之視認之線段等,因而可準確地特定端A3,由此,可準確地測定L2。
如上述般,根據振動片2,可準確地測定L1、L2,因此,可準確地求出寬度W1。因此,可容易地進行基於寬度W1之值之高精度之品質管理。
再者,俯視下,將第1凸部35之主面351之端A1與第2凸部37之主面371之端A4之分開距離設為D1,將第2凸部37之主面371之端A3與第1凸部35之主面351之端A2之分開距離設為D2,將自周邊部之主面32a直至第1凸部35之主面為止之高度t1與自周邊部之主面32b直至第2凸部37之主面為止之高度t2之和設為t時,較佳為滿足0<D1t/2,並且滿足0<D2t/2。藉此,可將有效振動區域39保持為更大,並且可利用上述方法求出寬度W1。因此,發揮優異之振動特性,並且獲得管理較為容易之振動片2。
又,D1、D2亦可互不相同,但較佳為相等。藉此,可使水晶基板3之Z'軸方向之中心與有效振動區域39之Z'軸方向之中心大致一致。換言之,可抑制有效振動區域39之Z'軸方向之中心相對於水晶基板3之Z'軸方向之中心背離。因此,可使振動部31(有效振動區域39)平衡良好地振動,因而可發揮優異之振動特性。
又,高度t1、高度t2亦可互不相同,但較佳為高度相等。藉此,可使振動部31(有效振動區域39)平衡良好地振動,因而可發揮優異之振動特性。
又,如本實施形態般,相對於水晶基板3之Z'方向之中心O1,第1凸部37之主面371之端A1位於+Z'軸側,第2凸部37之主面371之端A3位於-Z'軸側,藉此可於水晶基板3之Z'軸方向之中央部平衡良好地形成有效振動區域39。因此,可使振動部31平衡良好地振動。
2.振動片之製造方法
繼而,根據圖6及圖7對振動片2之製造方法(本發明之製造方法)進行說明。
振動片2之製造方法包含如下步驟:第1步驟,準備AT切割之水晶基板30;第2步驟,於水晶基板30形成振動部31與周緣部32而獲得水晶基板3;及第3步驟,於水晶基板3形成導體圖案4。又,第2步驟包含如下步驟:遮罩形成步驟,於水晶基板30之+Y'軸側之主面形成與第1凸部35對應之第1遮罩M1,並且於-Y'軸側之主面形成與第2凸部37對應之第2遮罩M2;及蝕刻步驟,經由第1遮罩M1及第2遮罩M2而對水晶基板30進行蝕刻。
以下,依次對該等各步驟詳細地進行說明。
[第1步驟]
首先,如圖6(a)所示,準備以AT切割切出之板狀之水晶基板30。水晶基板30係經過下述之加工而成為水晶基板3之構件。
[第2步驟]
(遮罩形成步驟)
首先,如圖6(b)所示,使用光微影法等,於水晶基板30之上表面形成第1遮罩M1,並且於下表面形成第2遮罩M2。第1遮罩M1係對應於振動部31所具有之第1凸部35而形成,第2遮罩M2係對應於第2凸部37而形成。再者,第1遮罩M1及第2遮罩M2形成相互相同之形狀(包含大小)。
又,如圖6(b)所示,第1遮罩M1與第2遮罩M2係於Z'軸方向上偏 移。具體而言,以第1遮罩M1相對於第2遮罩M2位於-Z'軸側之方式形成第1、第2遮罩M1、M2。
又,第1遮罩M1係以其Z'軸方向之中心O2相對於水晶基板30之Z'軸方向之中心O1位於-Z'軸側之方式形成,第2遮罩M2係以其Z'軸方向之中心O3相對於中心O1位於+Z'軸側之方式形成。
又,中心O1與中心O2之分開距離D3及中心O1與中心O3之分開距離D4大致相等。作為第1、第2遮罩M1、M2之Z'軸方向之偏移量(中心O2、O3之分開距離D5),並無特別限定,將形成之第1凸部35之高度t1與第2凸部37之高度t2之和設為t時,較佳為滿足0<D5t/2。
(蝕刻步驟)
繼而,經由第1、第2遮罩M1、M2對水晶基板30進行蝕刻。作為蝕刻方法,並無特別限定,可使用濕式蝕刻法。藉此,如圖6(c)所示,獲得包含含有第1凸部35及第2凸部37之振動部31與形成於振動部31之周圍之周緣部32的水晶基板3。
第1凸部35之側面352係藉由向-Z'軸方向對水晶基板30進行旁側蝕刻,而形成於自第1遮罩M1之+Z'軸側之端向內側(-Z'軸側)侵蝕之位置上。又,側面352係作為相對於第1凸部35之主面351大致垂直之垂直面而顯現。另一方面,第1凸部35之側面353係作為自第1遮罩M1之-Z'軸側之端向-Z'軸側傾斜之傾斜面而顯現。
同樣地,第2凸部37之側面372係藉由向+Z'軸方向對水晶基板30進行旁側蝕刻,而形成於自第2遮罩M2之-Z'軸側之端向內側(+Z'軸側)侵蝕之位置上。又,側面372係作為相對於第2凸部37之主面371大致垂直之垂直面而顯現。另一方面,第2凸部37之側面373係作為自第2遮罩M2之+Z'軸側之端向+Z'軸側傾斜之傾斜面而顯現。
又,第1凸部35之主面351之端A1位於與第2凸部37之主面371於Y'軸方向上重疊之位置上。換言之,端A1係於Z'軸方向上,位於第2 凸部37之主面371之兩端A3、A4之間。又,第2凸部37之主面371之端A3位於與第1凸部35之主面351於Y'軸方向上重疊之位置上。換言之,端A3係於Z'軸方向上,位於第1凸部35之主面351之兩端A1、A2之間。
又,端A3位於相對於端A1向-Z'軸側分開之位置上。又,端A1係相對於水晶基板30(水晶基板3)之中心O1位於+Z'軸側,端A3係相對於中心O1位於-Z'軸側。
[第3步驟]
將第1、第2遮罩M1、M2去除之後,如圖7所示,於水晶基板3上形成導體圖案4(第1、第2激勵電極411、412、第1、第2連接電極421、422及第1、第2連接配線431、432)。具體而言,導體圖案4可藉由例如如下步驟而形成:首先,使用蒸鍍、濺鍍、離子電鍍、PVD(Physical Vapor Deposition,物理氣相沈積)、CVD(Chemical Vapor Deposition,化學氣相沈積)等氣相成膜法依序將Cr(鉻)、Au(金)成膜於水晶基板3上,繼而,使用光微影法等於膜上形成與導體圖案4對應之遮罩,使用乾式蝕刻法等將膜圖案化之後,去除遮罩。
藉由以上步驟而獲得振動片2。
尤其,於上述製造方法中,第1、第2遮罩之偏移量D5滿足0<D5t/2之關係,因此,可確實地使第1凸部35之主面351之端A1位於與第2凸部37之主面371於Y'軸方向上重疊般之位置上,使第2凸部37之主面371之端A3位於與第1凸部35之主面351於Y'軸方向上重疊般之位置上。進而,可防止端A1、A3過於接近,而將有效振動區域39保持為較大。
又,於上述製造方法中,以第1遮罩M1之中心O2相對於水晶基板30之中心O1位於-Z'軸側之方式形成,以第2遮罩M2之中心O3相對於中心O1位於+Z'軸側之方式形成,因此,可於水晶基板3之Z'軸方向 之中央部形成有效振動區域39。因此,可使振動部31平衡良好地振動。
再者,藉由將如上述般獲得之振動片2收納於封裝9而獲得振動器1。具體而言,準備形成有第1、第2連接端子95、96、外部端子94、97及通孔之基座91,經由一對導電性固定構件71、72將振動片2固定於基座91。繼而,以利用蓋92堵住基座91之上部開口之方式將蓋92與基座91接合。藉此,獲得振動器1。
<第2實施形態>
繼而,對本發明之振動器之第2實施形態進行說明。
圖8係本發明之第2實施形態之振動器之剖面圖。
以下,關於第2實施形態之振動器,以與上述第1實施形態之不同點為中心進行說明,對相同之事項省略其說明。
本發明之第2實施形態之振動器係封裝之構成不同,除此以外,與上述第1實施形態相同。再者,對與上述第1實施形態相同之構成標註同一符號。
如圖8所示,封裝9A包含板狀(平板狀)之基座91A、及具有於下表面敞開之凹部921之帽狀之蓋92A。如上所述之封裝9A係藉由利用基座91A堵住凹部921之開口而形成收納空間S,將振動片2氣密地收納於收納空間S。
根據如上所述之第2實施形態,亦可發揮與上述第1實施形態相同之效果。
<第3實施形態>
繼而,對本發明之振動器之第3實施形態進行說明。
圖9係本發明之第3實施形態之振動器之剖面圖。
以下,關於第3實施形態之振動器,以與上述第1實施形態之不同點為中心進行說明,對相同之事項省略其說明。
本發明之第3實施形態之振動器除進而包含電子零件以外,封裝之構成亦不同,除此以外,與上述第1實施形態相同。再者,對與上述第1實施形態相同之構成標註同一符號。
如圖9所示,於本實施形態之振動器1中,包含振動片2、收納振動片2之封裝9、及檢測振動片2之溫度之感溫零件(電子零件)6。
又,封裝9包含收納感溫零件6之收納部991。收納部991可藉由例如於基座91之底面側設置框狀之構件99而形成。
感溫零件6可使用例如根據溫度變化而物理量例如電阻發生變化之熱阻器。而且,以外部電路檢測熱阻器之電阻,可測定熱阻器之檢測溫度。
根據如上所述之第3實施形態,亦可發揮與上述第1實施形態相同之效果。
以上,對本發明之振動片及振動器進行了說明。再者,對在上述振動器中於收納空間S內僅收納有振動片之構成進行了說明,但亦可於收納空間S內進而收納其他電子零件。作為如上所述之電子零件,可列舉例如偵測振動片之溫度之熱阻器等溫度偵測元件或控制振動片2之驅動之下述之IC(Integrated Circuit,積體電路)晶片8等。
(振盪器)
繼而,對應用了本發明之振動片之振盪器(本發明之振盪器)進行說明。
圖10所示之振盪器10包含振動器1及用以驅動振動片2之IC晶片(晶片零件)8。以下,關於振盪器10,以與上述振動器之不同點為中心進行說明,對相同之事項省略其說明。
封裝9包含具有凹部911之箱狀之基座91、及堵住凹部911之開口之板狀之蓋92。
基座91之凹部911包含於基座91之上表面敞開之第1凹部911a、於 第1凹部911a之底面之中央部敞開之第2凹部911b、及於第2凹部911b之底面之中央部敞開之第3凹部911c。
於第1凹部911a之底面形成有第1連接端子95及第2連接端子96。又,於第3凹部911c之底面配置有IC晶片8。IC晶片8包含用以控制振動片2之驅動之驅動電路(振盪電路)。當藉由IC晶片8驅動振動片2時,可取出特定頻率之信號。
又,於第2凹部911b之底面形成有經由導線而與IC晶片8電性連接之複數個內部端子93。該等複數個內部端子93中包含經由形成於基座91之未圖示之通孔而與形成於封裝9之底面之外部端子(安裝端子)94電性連接之端子、經由未圖示之通孔或導線而與第1連接端子95電性連接之端子、及經由未圖示之通孔或導線而與第2連接端子95電性連接之端子。
再者,對在圖10之構成中IC晶片8配置於收納空間S內之構成進行了說明,但IC晶片8之配置並無特別限定,例如,亦可配置於封裝9之外側(基座之底面)。
(電子機器)
繼而,根據圖11~圖13對應用本發明之振動片之電子機器(本發明之電子機器)詳細地進行說明。
圖11係表示應用包含本發明之振動片之電子機器之移動型(或筆記型)之個人電腦之構成的立體圖。於該圖中,個人電腦1100包含設有鍵盤1102之本體部1104及設有顯示部100之顯示單元1106,顯示單元1106係經由鉸鏈構造部而相對於本體部1104可轉動地支撐。於如上所述之個人電腦1100中內置有作為濾波器、諧振器、基準時脈等而發揮功能之振動器1。
圖12係表示應用包含本發明之振動片之電子機器之行動電話(亦包含PHS(Personal Handy-phone System,個人手持式電話系統))之構 成的立體圖。於該圖中,行動電話1200包含複數個操作按鈕1202、受話口1204及發話口1206,於操作按鈕1202與受話口1204之間配置有顯示部100。於如上所述之行動電話1200中內置有作為濾波器、諧振器等而發揮功能之振動器1。
圖13係表示應用包含本發明之振動片之電子機器之數位靜態相機之構成的立體圖。再者,於該圖中,亦簡易地表示與外部機器之連接。此處,普通之相機係藉由被攝體之光學影像而感光銀鹽照相底片,與此相對,數位靜態相機1300係藉由CCD(Charge Coupled Device,電荷耦合器件)等攝像元件對被攝體之光學影像進行光電轉換而生成攝像信號(圖像信號)。
於數位靜態相機1300中之外殼(機身)1302之背面設置有顯示部,成為根據CCD之攝像信號進行顯示之構成,顯示部係作為將被攝體顯示為電子圖像之取景器而發揮功能。又,於外殼1302之正面側(圖中內面側)設置有包含光學透鏡(攝像光學系統)或CCD等之受光單元1304。
當攝影者確認顯示於顯示部之被攝體像並按下快門按鈕1306時,將其時間點之CCD之攝像信號傳送、存儲於記憶體1308。又,於該數位靜態相機1300中,於外殼1302之側面設置有視訊信號輸出端子1312與資料通信用之輸入輸出端子1314。而且,如圖所示,於視訊信號輸出端子1312視需要連接有電視監視器1430,於資料通信用之輸入輸出端子1314視需要連接有個人電腦1440。進而,成為藉由特定操作而將存儲於記憶體1308之攝像信號輸出至電視監視器1430或個人電腦1440之構成。於如上所述之數位靜態相機1300中內置有作為濾波器、諧振器等而發揮功能之振動器1。
再者,包含本發明之陀螺儀感測器之電子機器除應用於圖11之個人電腦(移動型個人電腦)、圖12之行動電話、圖13之數位靜態相機以 外,亦可應用於例如噴墨式噴出裝置(例如噴墨印表機)、膝上型個人電腦、電視機、視訊攝影機、錄影機、汽車導航裝置、尋呼機、電子記事本(亦包括帶有通信功能)、電子辭典、計算器、電子遊戲機器、文字處理器、工作站、可視電話、防盜用電視監視器、電子雙筒望遠鏡、POS(Point of Sale,銷售點)終端、醫療機器(例如電子體溫計、血壓計、血糖計、心電圖計測裝置、超音波診斷裝置、電子內窺鏡)、魚群探測器、各種測定機器、儀錶類(例如車輛、飛機、船舶之儀錶類)、飛行模擬器等。
以上,根據圖示之實施形態對本發明之振動片、振動器、振盪器及電子機器進行了說明,但本發明並不限定於此,各部分之構成可置換為具有相同功能之任意構成。又,亦可對本發明附加其他任意之構成物。又,亦可適當組合各實施形態。
3‧‧‧水晶基板
30‧‧‧水晶基板
31‧‧‧振動部
32‧‧‧周緣部(薄壁部)
35‧‧‧第1凸部
37‧‧‧第2凸部
351‧‧‧主面
352‧‧‧側面
353‧‧‧側面
371‧‧‧主面
372‧‧‧側面
373‧‧‧側面
A1‧‧‧端
A2‧‧‧端
A3‧‧‧端
A4‧‧‧端
D3‧‧‧分開距離
D4‧‧‧分開距離
D5‧‧‧分開距離
M1‧‧‧第1遮罩
M2‧‧‧第2遮罩
O1‧‧‧中心
O2‧‧‧中心
O3‧‧‧中心
X‧‧‧軸
Y'‧‧‧軸
Z'‧‧‧軸

Claims (9)

  1. 一種振動片之製造方法,其包含如下步驟:準備水晶基板,其中以包含X軸、Y軸、及Z軸之正交座標系的上述X軸作為中心,上述X軸作為水晶之結晶軸即電軸,上述Y軸作為機械軸,上述Z軸作為光軸,將上述Z軸往上述Y軸之-Y方向傾斜特定角度後之軸作為Z'軸,將上述Y軸往上述Z軸之+Z方向傾斜上述特定角度後之軸作為Y'軸,而以與上述X軸及上述Z'軸平行之面構成,且以與上述Y'軸平行之方向作為厚度;於上述水晶基板之上述Y'軸方向之一側之主面配置第1遮罩,於上述Y'軸方向之另一側之主面以相對於上述第1遮罩成為向上述Z'軸方向之一側偏移之位置之方式配置第2遮罩,經由上述第1遮罩及上述第2遮罩對上述水晶基板進行蝕刻,藉此於上述水晶基板形成包含具有向上述Y'軸方向之一側突出之第1凸部及向上述Y'軸方向之另一側突出之第2凸部之振動部及沿著上述振動部之外緣配置之厚度較上述振動部之厚度薄之薄壁部的台面型基板;及於上述台面型基板形成導體圖案;且將上述第1遮罩及上述第2遮罩之上述Z'軸方向之偏移量設為D,將上述第1凸部之主面距離上述薄壁部之上述Y'軸方向之一側之主面之高度與上述第2凸部之主面距離上述薄壁部之上述Y'軸方向之另一側之主面之高度之和設為t時, 上述D與上述t之關係滿足0<Dt/2。
  2. 如請求項1之振動片之製造方法,其中上述第1遮罩之上述Z'軸方向之一側之端係相對於上述台面型基板之Z'軸方向之中心而位於上述Z'軸方向之一側,且上述第2遮罩之上述Z'軸方向之另一側之端係相對於上述台面型基板之Z'軸方向之中心而位於上述Z'軸方向之另一側。
  3. 如請求項1或2之振動片之製造方法,其中將上述第1凸部之主面之上述Z'軸方向之一側之端與上述薄壁部連結之側面係相對於上述第1凸部之主面垂直,將上述第2凸部之主面之上述Z'軸方向之另一側之端與上述薄壁部連結之側面係相對於上述第2凸部之主面垂直。
  4. 如請求項1或2之振動片之製造方法,其中上述水晶基板為AT切割水晶基板。
  5. 一種振動器之製造方法,其特徵在於包含將如請求項1或2之振動片收容於封裝之步驟。
  6. 一種振動片,其特徵在於包含:水晶基板,其中以包含X軸、Y軸、及Z軸之正交座標系的上述X軸作為中心,上述X軸作為水晶之結晶軸即電軸,上述Y軸作為機械軸,上述Z軸作為光軸,將上述Z軸往上述Y軸之-Y方向傾斜特定角度後之軸作為Z'軸,將上述Y軸往上述Z軸之+Z方向傾斜上述特定角度後之軸作為Y'軸,而以與上述X軸及上述Z'軸平行之面構成,且以與上述Y'軸平行之方向作為厚度,該水晶基板包含具有向Y'軸方向之一側突出,而包含沿著Z'軸 方向之第1主面的第1凸部、向上述Y'軸之另一側突出,而包含沿著上述Z'軸方向之第2主面的第2凸部、及薄壁部,其係俯視時沿著上述第1凸部及上述第2凸部之外緣配置,且於上述Y'軸方向之一側包含第3主面,於上述Y'軸方向之另一側包含第4主面,由上述第3主面及上述第4主面規定之厚度較由上述第1主面及上述第2主面規定之厚度薄;其中上述第1主面之上述Z'軸方向之一側之端係:於上述Y'軸方向之俯視下,相較於上述第2主面之上述Z'軸方向之上述一側之端,較位於上述Z'軸方向之另一側;上述第2主面之上述Z'軸方向之另一側之端係:於上述Y'軸方向之俯視下,相較於上述第1主面之上述Z'軸方向之上述另一側之端,較位於上述Z'軸方向之上述一側;俯視時的上述第1主面之上述Z'軸方向之一側之端與上述第2主面之上述Z'軸方向之一側之端的距離設為D1,上述第1主面之距離上述第3主面之高度與上述第2主面之距離上述第4主面之高度的和設為t時,上述D1與上述t之關係滿足0<D1t/2。
  7. 一種振動器,其特徵在於包含:如請求項6之振動片;及封裝,其收容上述振動片。
  8. 一種振盪器,其特徵在於包含:如請求項6之振動片;及振盪電路,其與上述振動片電性連接。
  9. 一種電子機器,其特徵在於包含如請求項6之振動片。
TW102108717A 2012-03-15 2013-03-12 振動片之製造方法、振動器之製造方法、振動器、振盪器及電子機器 TWI590500B (zh)

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JP2012059329A JP5953845B2 (ja) 2012-03-15 2012-03-15 振動片の製造方法、振動子の製造方法、振動子、発振器および電子機器

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