專利名稱：壓電振動(dòng)片和壓電器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓電振動(dòng)片以及在封裝或殼體內(nèi)收容了壓電振動(dòng)片的壓電器件的改良。
背景技術(shù)：
在HDD(硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器)、移動(dòng)計(jì)算機(jī)或IC卡等的小型信息設(shè)備、或便攜電話、車(chē)載電話或?qū)ず粝到y(tǒng)等移動(dòng)通信設(shè)備、或壓電陀螺傳感器等中，廣泛地使用了壓電振子或壓電振蕩器等壓電器件。
圖17是示出了以往在壓電器件中使用的壓電振動(dòng)片的一例的概略平面圖。
在圖中，壓電振動(dòng)片1通過(guò)對(duì)石英等壓電材料進(jìn)行刻蝕而形成圖中所示的外形，具有安裝在封裝(未示出)等上的矩形的基部2、從基部2向圖中上方延長(zhǎng)的一對(duì)振動(dòng)臂3、4，在這些振動(dòng)臂的主面(表里面)上形成有長(zhǎng)槽3a、4a，并且形成了必要的驅(qū)動(dòng)用的電極(參照專利文獻(xiàn)1)。
在這種壓電振動(dòng)片1中，當(dāng)通過(guò)驅(qū)動(dòng)用電極施加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，各振動(dòng)臂3、4的末端部接近/離開(kāi)，進(jìn)行彎曲振動(dòng)，從而取出預(yù)定頻率的信號(hào)。
不過(guò)，這種壓電振動(dòng)片1在基部2的標(biāo)號(hào)5、6所示的部位形成有引出電極，在該部分涂布了粘結(jié)劑7、8，從而例如固定支持在封裝等的基體上。
并且，在通過(guò)該粘結(jié)劑固定支持之后，為了使構(gòu)成壓電振動(dòng)片的材料和封裝等的材料的線膨脹系數(shù)之間的差別等所引起的殘余應(yīng)力不妨礙振動(dòng)臂的彎曲振動(dòng)，在基部2上形成切口部9、9。
在這樣的壓電振動(dòng)片1中，作為小型化的結(jié)果，振動(dòng)臂3、4的臂寬W1、W1分別為100μm左右，它們之間的距離MW1為100μm左右，基部2的寬度BW1為500μm左右。并且，這些部位的尺寸減小，與此對(duì)應(yīng)，基部的長(zhǎng)度BL1的尺寸也減小，從而壓電振動(dòng)片1得以小型化。
專利文獻(xiàn)1日本特開(kāi)2002-261575但是，在這樣的小型化的壓電振動(dòng)片1中，在其溫度特性中，存在以下的問(wèn)題。
圖18和圖19是表示壓電振動(dòng)片1的溫度特性的曲線圖，圖18表示溫度-頻率特性，圖19表示溫度-CI(晶體阻抗)值特性。
如圖所示，對(duì)于圖18的溫度-頻率特性，和以往相比沒(méi)有變化，沒(méi)有什么特別的問(wèn)題，但是在圖19的溫度-CI值特性中，存在變得極不穩(wěn)定的問(wèn)題。
該溫度-CI值特性的惡化被認(rèn)為是因?yàn)樵趬弘娬駝?dòng)片1中，由于溫度變化，基部2的用粘結(jié)劑7、8粘結(jié)的部位的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化而引起的，在受到跌落沖擊等的情況下，即使基部2的用粘結(jié)劑7、8粘結(jié)的部位的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，也會(huì)產(chǎn)生同樣的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決以上的課題而提出的，其目的在于，在促進(jìn)小型化的基礎(chǔ)上，提供溫度特性良好的壓電振動(dòng)片和壓電器件。
通過(guò)第一發(fā)明的壓電振動(dòng)片達(dá)到了上述目的，該壓電振動(dòng)片具有由壓電材料形成的預(yù)定長(zhǎng)度的基部；從所述基部的一端側(cè)延伸的多個(gè)振動(dòng)臂；以及支持用臂，其從與所述基部的所述一端側(cè)相距預(yù)定距離的另一端側(cè)向?qū)挾确较蜓娱L(zhǎng)，并且在所述振動(dòng)臂的外側(cè)，在與該振動(dòng)臂相同的方向上延伸。
根據(jù)第一發(fā)明的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行彎曲振動(dòng)的振動(dòng)臂從基部的一端伸出，支持用臂從預(yù)定長(zhǎng)度的所述基部的另一端伸出。
由此，在通過(guò)粘合等把支持用臂接合到封裝等的基體側(cè)的情況下，由周?chē)鷾囟茸兓⒌錄_擊等原因而在該接合部位產(chǎn)生的應(yīng)力變化，由于隔開(kāi)了從支持用臂的接合部位到所述基部的另一端的距離，并且隔開(kāi)了基部的預(yù)定長(zhǎng)度的距離，從而不會(huì)對(duì)振動(dòng)臂造成影響，因此，特別是溫度特性變得良好。
而且，與此相反，來(lái)自彎曲振動(dòng)的振動(dòng)臂的振動(dòng)泄漏在到達(dá)與基部隔開(kāi)的支持用臂之前要經(jīng)過(guò)基部的預(yù)定長(zhǎng)度，因此幾乎不會(huì)到達(dá)。即，基部長(zhǎng)度極短時(shí)，可以想到彎曲振動(dòng)的泄漏成分全部擴(kuò)散到支持用臂上，控制變得困難，但是在本發(fā)明中，不會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。
并且，在得到這種作用的基礎(chǔ)上，支持用臂構(gòu)成為在寬度方向上從基部的另一端延長(zhǎng)，在振動(dòng)臂的外側(cè)，在與該振動(dòng)臂相同的方向上延伸，從而總體尺寸變得緊湊。
第二發(fā)明的特征在于，在第一發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，在所述基部上，在比所述支持用臂與所述基部連接成一體的連接部更靠近所述振動(dòng)臂的位置處，具有在寬度方向上對(duì)所述壓電材料進(jìn)行縮幅而形成的切口部。
根據(jù)第二發(fā)明的結(jié)構(gòu)，可以抑制由振動(dòng)臂的彎曲振動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)泄漏通過(guò)所述基部到達(dá)支持用臂的接合部位，防止CI值上升。
第三發(fā)明的特征在于，在第一或第二發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，所述支持用臂的長(zhǎng)度被設(shè)定為，所述支持用臂的末端比所述振動(dòng)臂的末端更靠近所述基部。
根據(jù)第三發(fā)明的結(jié)構(gòu)，除了支持用臂是在與振動(dòng)臂相同的方向上延伸的結(jié)構(gòu)之外，支持用臂的末端比振動(dòng)臂的末端更靠近基部，從而可以實(shí)現(xiàn)總體的小型化。
第四發(fā)明的特征在于，在第一至第二發(fā)明中的任意一項(xiàng)的結(jié)構(gòu)中，所述支持用臂在比其與基體側(cè)的接合部位更靠近所述基部側(cè)的部位具有剛性降低結(jié)構(gòu)。
根據(jù)第四發(fā)明的結(jié)構(gòu)，即使在振動(dòng)臂的彎曲振動(dòng)所產(chǎn)生的振動(dòng)泄漏稍微到達(dá)了支持用臂的情況下，也可以最大限度地避免傳播到接合部位。
第五發(fā)明的特征在于，在第四發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，所述剛性降低結(jié)構(gòu)是在所述支持用臂的中間形成的縮幅部。
根據(jù)第五發(fā)明的結(jié)構(gòu)，如果所述剛性降低結(jié)構(gòu)是在所述支持用臂的中間形成的縮幅部，則可以在形成壓電振動(dòng)片的外形時(shí)容易地形成這種結(jié)構(gòu)。
第六發(fā)明的特征在于，在第四發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，所述剛性降低結(jié)構(gòu)是在所述支持用臂的中間形成的切口部。
根據(jù)第六發(fā)明的結(jié)構(gòu)，在所述剛性降低結(jié)構(gòu)是在所述支持用臂的中間形成的切口部時(shí)，也可以在形成壓電振動(dòng)片的外形時(shí)容易地形成這種結(jié)構(gòu)。
另外，通過(guò)第七發(fā)明的壓電器件達(dá)到了上述目的，該壓電器件是在封裝或殼體內(nèi)收容了壓電振動(dòng)片的壓電器件，所述壓電振動(dòng)片具有由壓電材料形成的預(yù)定長(zhǎng)度的基部；從所述基部的一端側(cè)延伸的多個(gè)振動(dòng)臂；支持用臂，其從與所述基部的所述一端側(cè)相距預(yù)定距離的另一端側(cè)向?qū)挾确较蜓娱L(zhǎng)，并且在所述振動(dòng)臂的外側(cè)，在與該振動(dòng)臂相同的方向上延伸。
根據(jù)第七發(fā)明的結(jié)構(gòu)，出于和第一發(fā)明同樣的原理，可以實(shí)現(xiàn)溫度特性良好并且小型緊湊的壓電器件。


圖1是示出本發(fā)明的壓電器件的第一實(shí)施方式的概略平面圖。
圖2是圖1的A-A線剖視圖。
圖3是示出圖1的壓電器件中使用的壓電振動(dòng)片的溫度-CI值特性的圖。
圖4是示出圖1的壓電器件中使用的壓電振動(dòng)片的溫度-頻率特性的圖。
圖5是示出圖1的壓電振動(dòng)片的第二實(shí)施方式的概略平面圖。
圖6是示出圖1的壓電振動(dòng)片的第三實(shí)施方式的概略平面圖。
圖7是示出壓電器件的第四實(shí)施方式的概略平面圖。
圖8是圖7的B-B線剖視圖。
圖9是第四實(shí)施方式的壓電振動(dòng)片的概略放大平面圖。
圖10是圖7的振動(dòng)臂部分的C-C線剖視圖。
圖11是示出使用了圖7的壓電振動(dòng)片的振蕩電路例的電路圖。
圖12是示出本發(fā)明的壓電器件的制造方法的一例的流程圖。
圖13是第五實(shí)施方式的壓電振動(dòng)片的概略放大平面圖。
圖14是第六實(shí)施方式的壓電振動(dòng)片的概略放大平面圖。
圖15是第七實(shí)施方式的壓電振動(dòng)片的概略放大平面圖。
圖16是示出石英Z板的坐標(biāo)軸的圖。
圖17是以往的壓電振動(dòng)片的概略平面圖。
圖18是示出圖17的壓電器件中使用的壓電振動(dòng)片的溫度-頻率特性的圖。
圖19是示出圖17的壓電器件中使用的壓電振動(dòng)片的溫度-CI值特性的圖。
具體實(shí)施例方式
圖1和圖2示出了本發(fā)明的壓電器件的第一實(shí)施方式，圖1是其概略平面圖，圖2是圖1的A-A線剖視圖。
在這些圖中，示出了壓電器件30構(gòu)成壓電振子的示例，該壓電器件30在作為基體的封裝57內(nèi)收容了壓電振動(dòng)片32。
如圖1和圖2所示，封裝57例如形成為矩形的箱狀。具體而言，封裝57由第一基板55和第二基板56層疊而成，例如，作為絕緣材料，在對(duì)氧化鋁質(zhì)的陶瓷生片(green sheet)進(jìn)行成型而成為圖示的形狀后燒結(jié)而成。
如圖2所示，封裝57通過(guò)除去第二基板56的內(nèi)側(cè)的材料而形成內(nèi)部空間S的空間。該內(nèi)部空間S是用于收容壓電振動(dòng)片32的收容空間。并且，在第一基板55上形成的電極部31、31上，利用導(dǎo)電性粘結(jié)劑43、43，載置并接合壓電振動(dòng)片32的支持用臂61、62的后述的引出電極形成部位。
因此，在利用導(dǎo)電性粘結(jié)劑43固定支持該壓電振動(dòng)片32之后，由于構(gòu)成壓電振動(dòng)片32的材料和構(gòu)成封裝57的材料的線膨脹系數(shù)的差別等原因，在基部51中存在殘余應(yīng)力。
另外，電極部31、31與封裝里面的安裝端子41通過(guò)導(dǎo)電通孔等連接。在收容壓電振動(dòng)片32之后，利用密封材料58接合透明玻璃制的蓋體40，從而封裝57被氣密地密封。由此，可以在封住蓋體40之后，從外部照射激光而對(duì)壓電振動(dòng)片32的電極等進(jìn)行修整，從而進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)。
壓電振動(dòng)片32例如由石英形成，也可以利用石英之外的鉭酸鋰、鈮酸鋰等壓電材料。該壓電振動(dòng)片32如圖1所示，具有基部51、從該基部51的一端(圖中的右端)向右方分成兩股平行延伸的一對(duì)振動(dòng)臂35、36。
優(yōu)選的是，在各振動(dòng)臂35、36的主面的表里分別形成有在長(zhǎng)度方向上延伸的長(zhǎng)槽33、34，如圖1和圖2所示，在該長(zhǎng)槽內(nèi)設(shè)置了作為驅(qū)動(dòng)用電極的激勵(lì)電極37、38。
另外，在該實(shí)施方式中，各振動(dòng)臂35、36的末端部通過(guò)略微呈錐狀地逐漸擴(kuò)大寬度來(lái)增加重量，實(shí)現(xiàn)重錘的作用。由此，容易實(shí)現(xiàn)振動(dòng)臂的彎曲振動(dòng)。
另外，壓電振動(dòng)片32在圖1中與其基部51的形成振動(dòng)臂的一端隔開(kāi)預(yù)定距離BL2(基部長(zhǎng)度)的另一端(圖中的左端)，具有在基部51的寬度方向上延長(zhǎng)，并且在振動(dòng)臂35、36的兩個(gè)外側(cè)位置、在各振動(dòng)臂35、36的延伸方向上(圖1中的右方向)平行于這些振動(dòng)臂35、36延伸的支持用臂61、62。
可以通過(guò)利用氟酸溶液等分別對(duì)例如石英等材料進(jìn)行濕法刻蝕，或者通過(guò)干法刻蝕，來(lái)精密地形成這種壓電振動(dòng)片32的音叉狀外形和各振動(dòng)臂上設(shè)置的長(zhǎng)槽。
在長(zhǎng)槽33、34內(nèi)和各振動(dòng)臂的側(cè)面上形成激勵(lì)電極37、38，對(duì)于各振動(dòng)臂，長(zhǎng)槽內(nèi)的電極和側(cè)面上設(shè)置的電極37a、38a成對(duì)。并且，各激勵(lì)電極37、38分別作為引出電極37a、38a延伸到支持用臂61、62上。由此，在把壓電器件30安裝到安裝基板等上時(shí)，來(lái)自外部的驅(qū)動(dòng)電壓從安裝端子41通過(guò)電極部31、31傳送到壓電振動(dòng)片32的各支持用臂61、62的引出電極37a、38a，再傳送到各激勵(lì)電極37、38。
從而，通過(guò)向長(zhǎng)槽33、34內(nèi)的激勵(lì)電極施加驅(qū)動(dòng)電壓，在驅(qū)動(dòng)時(shí)可以提高各振動(dòng)臂的形成長(zhǎng)槽的區(qū)域內(nèi)部的電場(chǎng)效率。
另外，優(yōu)選的是，在基部51中，在與基部51的振動(dòng)臂側(cè)的端部充分隔開(kāi)的位置處，設(shè)置了在兩側(cè)緣對(duì)基部51的寬度方向的尺寸進(jìn)行部分縮減而形成的凹部或切口部71、72。切口部71、72的深度最好例如為縮減到與各自接近的振動(dòng)臂35、36的外側(cè)的側(cè)緣一致的程度。
由此，可以抑制振動(dòng)臂35、36進(jìn)行彎曲振動(dòng)時(shí)振動(dòng)泄漏向基部51側(cè)泄漏并傳播到支持用臂61、62，把CI值抑制得較低。
這里，在本實(shí)施方式中，上述支持用臂61、62延伸的部位，即基部51的另一端部53與振動(dòng)臂35、36的連接根部52之間有充分隔開(kāi)的距離BL2。
優(yōu)選的是，該距離BL2超過(guò)振動(dòng)臂35、36的臂寬尺寸W2。
即，音叉型振動(dòng)片的振動(dòng)臂35、36在彎曲振動(dòng)時(shí)，其振動(dòng)泄漏向著基部51傳播的范圍與振動(dòng)臂35、36的臂寬尺寸相關(guān)。本發(fā)明的發(fā)明人關(guān)注于這一點(diǎn)，認(rèn)為作為支持用臂61、62的基端的部位必須設(shè)置在適當(dāng)?shù)奈恢谩?br> 因此，在本實(shí)施方式中，對(duì)于作為支持用臂61、62的基端的部位53，以振動(dòng)臂的連接根部52為起點(diǎn)，選擇超過(guò)了與振動(dòng)臂的臂寬尺寸W2的大小相對(duì)應(yīng)的尺寸的位置，從而可以實(shí)現(xiàn)更加可靠地抑制來(lái)自振動(dòng)臂35、36的振動(dòng)泄漏傳播到支持用臂61、62側(cè)的結(jié)構(gòu)。因此，為了抑制CI值，并且得到后述的支持用臂的作用效果，53的位置最好與振動(dòng)臂35、36的連接根部(即基部51的一個(gè)端部)52的位置相距上述BL2的距離。
出于同樣的理由，形成切口部71、72的部位與振動(dòng)臂35、36的連接根部52的部位之間的距離最好也超過(guò)振動(dòng)臂35、36的臂寬尺寸W2的大小。因此，在包含支持用臂61、62與基部51連接成一體的部位、并且更靠近振動(dòng)臂的位置形成切口部71、72。
另外，因?yàn)橹С钟帽?1、62不參與振動(dòng)，因此對(duì)于其臂寬SW沒(méi)有特別的條件，但為了使支持結(jié)構(gòu)可靠，最好是比振動(dòng)臂更大的寬度。
這樣，在該實(shí)施方式中，振動(dòng)臂的臂寬W2為50μm左右，振動(dòng)臂之間的間隔MW2為80μm左右，支持用臂61、62的寬度SW為100μm左右，從而基部51的寬度BW2可以為500μm，這與圖17的壓電振動(dòng)片1的寬度大致相同，長(zhǎng)度更短，可以完全地收容在與以往相同大小的封裝內(nèi)。本實(shí)施方式可以在實(shí)現(xiàn)這樣的小型化的同時(shí)，得到以下的作用效果。
在圖1的壓電振動(dòng)片32中，因?yàn)橹С钟帽?1、62通過(guò)導(dǎo)電性粘結(jié)劑43接合在封裝57側(cè)，所以由于周?chē)鷾囟茸兓虻錄_擊等原因而在該接合部位產(chǎn)生的應(yīng)力變化基本上不會(huì)隔著從支持用臂61、62的接合部位到基部51的另一端部53的曲折距離、以及超過(guò)距離BL2的基部51的長(zhǎng)度那樣的距離而影響到振動(dòng)臂35、36，因此，特別是溫度特性變得良好。
并且，與此相反，來(lái)自彎曲振動(dòng)的振動(dòng)臂35、36的振動(dòng)泄漏在到達(dá)與基部51隔開(kāi)的支持用臂61、62之前要經(jīng)過(guò)超過(guò)距離BL2的基部51的預(yù)定長(zhǎng)度，因此基本上不會(huì)到達(dá)。
這里，可以想到，如果基部51的長(zhǎng)度極短，則彎曲振動(dòng)的泄漏成分?jǐn)U散到支持用臂61、62的全體，控制變得困難，但是在本實(shí)施方式中，完全避免了這種情況。
從而，在可以得到這樣的作用的基礎(chǔ)上，如圖所示，由于支持用臂61、62構(gòu)成為從基部51的另一端部53向?qū)挾确较蜓娱L(zhǎng)，并且在振動(dòng)臂35、36的外側(cè)，在與該振動(dòng)臂相同的方向上延伸，所以總體尺寸可以變得緊湊。
另外，在該實(shí)施方式中，如圖1所示，支持用臂61、62的末端形成為比振動(dòng)臂35、36的末端更靠近基部51。在這一點(diǎn)中，也可以使壓電振動(dòng)片32的尺寸變得緊湊。
另外，與圖17的結(jié)構(gòu)相比容易理解，在圖17中，因?yàn)槭窃谙嗷ソ咏囊鲭姌O5和引出電極6上涂布導(dǎo)電性粘結(jié)劑7、8來(lái)進(jìn)行接合的結(jié)構(gòu)，所以為了使它們不接觸，避免短路而在極其狹小的范圍內(nèi)涂布粘結(jié)劑(封裝側(cè))，或者在進(jìn)行接合工序的同時(shí)，使即使在接合后，在粘結(jié)劑硬化前也不因該粘結(jié)劑的流動(dòng)而導(dǎo)致短路，而這不是一個(gè)簡(jiǎn)單的工序。
與此相對(duì)，在圖1的壓電振動(dòng)片32中，因?yàn)閮H在封裝57的寬度方向上相互充分離開(kāi)的支持用臂61、62各自的中間附近所對(duì)應(yīng)的電極部31、31上涂布導(dǎo)電性粘結(jié)劑43、43即可，所以不存在上述的困難，另外，無(wú)需擔(dān)心短路。
圖3和圖4是示出了本實(shí)施方式的壓電振動(dòng)片32的溫度特性的曲線圖，圖3示出了溫度-CI值特性，圖4示出了溫度-頻率特性。
如圖所示，對(duì)于圖4的溫度-頻率特性，與以往一樣，沒(méi)有什么特殊的問(wèn)題，關(guān)于圖3的溫度-CI值特性，與圖19相比容易理解，極為良好。
(第二和第三實(shí)施方式)圖5和圖6分別表示壓電振動(dòng)片的第二實(shí)施方式和第三實(shí)施方式，這些實(shí)施方式是在支持用臂的一部分上采用了剛性降低結(jié)構(gòu)的示例。在這些圖中，對(duì)于與圖1和圖2中說(shuō)明的壓電振動(dòng)片32相同的部位賦予相同的標(biāo)號(hào)，省略重復(fù)的說(shuō)明，以下，以不同點(diǎn)為中心進(jìn)行說(shuō)明。
在這些實(shí)施方式中，上述剛性降低結(jié)構(gòu)設(shè)置在基部51和作為接合部位的導(dǎo)電性粘結(jié)劑43之間的任意位置上。由此，即使在由振動(dòng)臂的彎曲振動(dòng)引起的振動(dòng)泄漏達(dá)到支持用臂的情況下，也可以最大限度地避免傳播到接合部位。
在圖5中，在壓電振動(dòng)片32-1中，剛性降低結(jié)構(gòu)是在各支持用臂61-1、62-1的中間形成的縮幅部77、77。
即，在各支持用臂61-1、62-1中，向著其長(zhǎng)度方向的中間附近臂寬逐漸縮小，其中間附近成為寬度最小的縮幅部。因此，該縮幅部77、77成為支持用臂的剛性最低的部位，因?yàn)閭鞑サ淖冃我子谠诖思?，所以可以?shí)現(xiàn)振動(dòng)泄漏很難傳播到導(dǎo)電性粘結(jié)劑43、43的部位的結(jié)構(gòu)。并且，可以通過(guò)刻蝕等方法在形成壓電振動(dòng)片32-1的外形時(shí)容易地形成這種縮幅部77、77。
在圖6中，在壓電振動(dòng)片32-2中，剛性降低結(jié)構(gòu)是在各支持用臂61-2、62-2的中間形成的切口部75、75和76、76。由于支持用臂61-2和62-2是相同的結(jié)構(gòu)，所以僅對(duì)支持用臂61-2進(jìn)行說(shuō)明，從支持用臂61-2的外側(cè)向?qū)挾确较蚯腥氲那锌诓渴乔锌诓?5，從內(nèi)側(cè)向?qū)挾确较蚯腥氲那锌诓渴乔锌诓?6。
設(shè)置了切口部75和76兩方時(shí)，可以更加可靠地防止振動(dòng)臂35、36的彎曲振動(dòng)的泄漏，但是設(shè)置一個(gè)也可以取得降低振動(dòng)泄漏的效果。另外，形成了切口部75、76兩者時(shí)，相應(yīng)地會(huì)降低支持用臂61-2的剛性，但是如果形成其中的一個(gè)，則強(qiáng)度不會(huì)降低很多。
即，在重視振動(dòng)泄漏防止功能的情況下，優(yōu)選形成切口部75、76兩方，在重視支持用臂61-2本身的強(qiáng)度的情況下，優(yōu)選形成其中的一個(gè)。另外，可以通過(guò)刻蝕等方法在形成壓電振動(dòng)片32-2的外形時(shí)容易地形成這種切口部75、76。
(第四實(shí)施方式)圖7和圖8示出了本發(fā)明的壓電器件的第四實(shí)施方式，圖7是其概略平面圖，圖8是圖7的B-B線剖視圖。另外，圖9是用于說(shuō)明圖7的壓電振動(dòng)片32的細(xì)節(jié)情況的放大平面圖，圖10是與圖7的振動(dòng)臂部分相關(guān)的C-C線剖視圖。
在這些圖中所示的壓電器件30-1及其部分結(jié)構(gòu)中，賦予了與圖1中說(shuō)明的壓電器件30相同的標(biāo)號(hào)的部位是相同的結(jié)構(gòu)，所以省略重復(fù)的說(shuō)明，以下，以不同點(diǎn)為中心進(jìn)行說(shuō)明。
封裝57-1如圖7和圖8所示，例如形成為矩形的箱狀，與圖1的封裝57之間的不同點(diǎn)在于，是由第一基板54、第二基板55和第三基板56這3個(gè)基板層疊而成。
在封裝57-1的底部，具有用于在制造工序中進(jìn)行排氣的貫通孔27。貫通孔27由第一基板54上形成的第一孔25和第二基板55上形成的外徑小于上述第一孔25并與第一孔25連通的第二孔26構(gòu)成。
并且，通過(guò)在貫通孔27中填充密封材料28進(jìn)行封孔，使得封裝57-1內(nèi)成為氣密狀態(tài)。
在封裝57-1的第二基板55上形成各電極部31-1、31-2、31-1、31-2上，利用導(dǎo)電性粘結(jié)劑43、43、43、43，載置并接合壓電振動(dòng)片32-3的支持用臂61、62的后述的引出電極形成部位。因此，與圖1的壓電器件30相比，接合壓電振動(dòng)片32-3的接合強(qiáng)度更好。
在此，因?yàn)橹С钟帽?1和支持用臂62是相同的形狀，所以參照?qǐng)D9對(duì)支持用臂61進(jìn)行說(shuō)明，為了得到穩(wěn)定的支持結(jié)構(gòu)，需要使其長(zhǎng)度尺寸u相對(duì)于壓電振動(dòng)片32-3的全長(zhǎng)a為60～80％。
另外，雖然沒(méi)有圖示，但可以在支持用臂61的接合部位和基部51之間部位的一部分上設(shè)置剛性降低的部位或結(jié)構(gòu)，例如圖6中標(biāo)號(hào)75、76所說(shuō)明的結(jié)構(gòu)那樣，設(shè)置切口部或縮幅部。由此，可以降低CI值。
另外，支持用臂61、62的外側(cè)角部61a、62a分別倒角成向內(nèi)凸出或向外凸出的R狀，從而防止碰撞造成的損傷。
支持用臂的接合部位，例如，關(guān)于一個(gè)支持用臂61，如圖7所示，可以僅選擇一個(gè)相當(dāng)于壓電振動(dòng)片32-3的長(zhǎng)度尺寸的重心位置G的部位。但是，最好如本實(shí)施方式那樣，夾著上述重心位置選擇距該重心位置相等距離的2點(diǎn)，設(shè)定電極部31-1、31-2，并接合，進(jìn)一步強(qiáng)化接合結(jié)構(gòu)。
在對(duì)于一個(gè)支持用臂進(jìn)行一點(diǎn)接合的情況下，粘結(jié)劑涂布區(qū)域的長(zhǎng)度最好確保在壓電振動(dòng)片32-3的全長(zhǎng)a的25％以上，以得到充分的接合強(qiáng)度。
在本實(shí)施方式中，在設(shè)置了兩點(diǎn)的接合部位的情況下，接合部位之間的間隔最好在壓電振動(dòng)片32-3的全長(zhǎng)a的25％以上，以得到充分的接合強(qiáng)度。
另外，各電極部31-1、31-2、31-2、31-2中的至少一組電極部31-1、31-2通過(guò)導(dǎo)電通孔等與封裝里面的安裝端子41、41連接。在收容壓電振動(dòng)片32-3之后，利用密封材料58接合透明玻璃制的蓋體40，從而氣密地密封了封裝57。
另外，蓋體40也可以不是透明的材料，例如是通過(guò)縫焊等接合柯伐合金(Covar)等的金屬板體的結(jié)構(gòu)。
如圖10所示，壓電振動(dòng)片32-3的各激勵(lì)電極37、38通過(guò)交叉配線與交流電源連接，從電源向各振動(dòng)臂35、36施加作為驅(qū)動(dòng)電壓的交變電壓。
由此，對(duì)振動(dòng)臂35、36進(jìn)行激勵(lì)，以相互反相地振動(dòng)，在基本模式，即基本波中，各振動(dòng)臂35、36的末端側(cè)相互接近/離開(kāi)地彎曲振動(dòng)。
在此，例如，壓電振動(dòng)片32-3的基本波為，Q值12000，電容比(C0/C1)260，CI值57KΩ，頻率32.768kHz(千赫，以下相同)。
另外，二次諧波例如為，Q值28000，電容比(C0/C1)5100，CI值77KΩ，頻率207kHz。
接下來(lái)，參照?qǐng)D9和圖10對(duì)本實(shí)施方式的壓電振動(dòng)片32-3的優(yōu)選詳細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
因?yàn)閳D9所示的壓電振動(dòng)片32-3的各振動(dòng)臂35、36是相同的形狀，所以對(duì)振動(dòng)臂36進(jìn)行說(shuō)明，在各振動(dòng)臂從基部51延伸出去的基端部T處，振動(dòng)臂的寬度最大。然后，在從作為振動(dòng)臂36的連接根部的該T位置到向著振動(dòng)臂36的末端側(cè)稍微隔開(kāi)一點(diǎn)距離的U部位之間，形成有寬度急劇縮小的第一縮幅部TL。并且，從作為第一縮幅部TL的終端的U位置到振動(dòng)臂36的更接近末端側(cè)的P位置，即，關(guān)于振動(dòng)臂，在CL的距離上，形成有寬度緩慢連續(xù)地減小的第二縮幅部。
因此，振動(dòng)臂36由于在接近基部的連接根部附近設(shè)有第一縮幅部TL而具有高的剛性。另外，從第一縮幅部的終端U向著末端形成有第二縮幅部CL，從而剛性連續(xù)地降低。因?yàn)镻的部位是臂寬的變更點(diǎn)P，是振動(dòng)臂36的形態(tài)上的縮頸位置，因此可以表現(xiàn)為縮頸位置P。在振動(dòng)臂36中，從該臂寬變更點(diǎn)P再向著末端側(cè)，臂寬以相同的尺寸延長(zhǎng)，但是最好如圖所示緩慢地稍微擴(kuò)大。
在此，圖9的長(zhǎng)槽33、34越長(zhǎng)，對(duì)于形成振動(dòng)臂35、36的材料就越能提高電場(chǎng)效率。這里，從長(zhǎng)槽33、34的基部51算起的長(zhǎng)度j相對(duì)于振動(dòng)臂的全長(zhǎng)b在至少為j/b＝0.7左右之前，越長(zhǎng)則音叉型振動(dòng)片的CI值越低。因此，最好是j/b＝0.5～0.7。在本實(shí)施方式中，在圖9中，振動(dòng)臂36的全長(zhǎng)b例如為1250μm左右。
另外，在長(zhǎng)槽的長(zhǎng)度適當(dāng)變長(zhǎng)，可以充分抑制CI值的情況下，接下來(lái)壓電振動(dòng)片32-3的CI值比(諧波CI值/基本波CI值)成為問(wèn)題。即，在降低基本波的CI值的同時(shí)，也抑制了諧波的CI值，如果該諧波的CI值小于基本波的CI值，則容易產(chǎn)生由諧波引起的振蕩。
因此，不僅加長(zhǎng)長(zhǎng)槽以降低CI值，還靠近振動(dòng)臂的末端設(shè)置臂寬變更點(diǎn)P，由此可以降低CI值，并且增大CI值比(諧波CI值/基本波CI值)。
即，振動(dòng)臂36在其根本部分，即連接根部附近，通過(guò)第一縮幅部TL而強(qiáng)化了剛性。由此，可以進(jìn)一步穩(wěn)定振動(dòng)臂的彎曲振動(dòng)，可以抑制CI值。
另外，通過(guò)設(shè)置第二縮幅部CL，振動(dòng)臂36從其連接根部附近開(kāi)始向著末端側(cè)，到作為臂寬變更點(diǎn)的縮頸位置P，剛性緩慢降低，從縮頸位置P開(kāi)始再向著末端側(cè)，沒(méi)有長(zhǎng)槽34，臂寬逐漸增大，從而剛性隨著靠近末端側(cè)而提高。
因此，可以想到，二次諧波的振動(dòng)時(shí)振動(dòng)的“節(jié)”位于振動(dòng)臂36的更靠近末端側(cè)的位置，由此，即使增長(zhǎng)長(zhǎng)槽34的長(zhǎng)度從而提高壓電材料的電場(chǎng)效率，提高CI值，也可以抑制基本波的CI值，同時(shí)不會(huì)導(dǎo)致二次諧波的CI值的降低。因此，如圖9所示，最好把臂寬變更點(diǎn)P設(shè)置在比長(zhǎng)槽的末端部更靠近振動(dòng)臂的末端側(cè)的位置，從而可以相當(dāng)可靠地增大CI值，防止基于諧振波的振蕩。
另外，根據(jù)本發(fā)明人的研究，從長(zhǎng)槽33、34的基部51開(kāi)始算起的長(zhǎng)度j與振動(dòng)臂全長(zhǎng)b之比j/b、作為振動(dòng)臂36的最大寬度/最小寬度的值的臂寬縮幅率M、以及與它們對(duì)應(yīng)的CI值比(二次諧波的CI值/基本波的CI值)之間是相關(guān)的。
另外，可以確認(rèn)，在上述j/b＝61.5％的情況下，由于作為振動(dòng)臂36的最大寬度/最小寬度的值的臂寬縮幅率M大于1.06，所以CI值比可以大于1，可以防止基于諧波的振蕩。
結(jié)果，即使總體上實(shí)現(xiàn)小型化，也可以把基本波的CI值抑制得較低，可以提供驅(qū)動(dòng)特性不會(huì)惡化的壓電振動(dòng)片。
接下來(lái)，說(shuō)明壓電振動(dòng)片32-3的更加優(yōu)選的結(jié)構(gòu)。
圖10的尺寸x所示的晶片厚度，即形成壓電振動(dòng)片的石英晶片的厚度最好是70μm～130μm。
圖9的尺寸a所示的壓電振動(dòng)片32-3的全長(zhǎng)為1300μm～1600μm左右。為了實(shí)現(xiàn)壓電器件的小型化，優(yōu)選作為振動(dòng)臂全長(zhǎng)的尺寸b為1100μm～1400μm，壓電振動(dòng)片32-3的全寬d為400μm～600μm。因此，為了實(shí)現(xiàn)音叉部分的小型化，為了保證支持效果需要使基部51的寬度尺寸e為200μm～400μm，支持臂的寬度f(wàn)為30μm～100μm。
另外，圖9的振動(dòng)臂35和36之間的尺寸k最好為50μm～100μm。如果尺寸k小于50μm，則在如后所述通過(guò)濕法刻蝕貫通石英晶片形成壓電振動(dòng)片32-3的外形時(shí)，很難充分地減小由刻蝕各向異性產(chǎn)生的異形部，即圖10的標(biāo)號(hào)81所示的振動(dòng)臂側(cè)面上的正X軸方向上的鰭狀凸部。如果尺寸k大于等于100μm，則振動(dòng)臂的彎曲振動(dòng)會(huì)變得部穩(wěn)定。
另外，圖10的振動(dòng)臂35(振動(dòng)臂36也一樣)中的長(zhǎng)槽33的外緣和振動(dòng)臂的外緣之間的尺寸m1、m2均可為3μm～15μm。尺寸m1、m2為15μm或以下時(shí)，可以提高電場(chǎng)效率，為3μm或以上時(shí)，可以可靠地進(jìn)行電極的極化。
在圖9的振動(dòng)臂36中，第一縮幅部TL的寬度尺寸n為11μm或以上時(shí)，可以得到確實(shí)抑制CI值的效果。
在圖9的振動(dòng)臂36中，末端側(cè)與臂寬變更點(diǎn)P相比的寬度擴(kuò)展程度最好是，相對(duì)于作為振動(dòng)臂36的臂寬最小的部位的該臂寬變更點(diǎn)P處的寬度增加0～20μm。如果寬度的增加超過(guò)了這個(gè)范圍，則振動(dòng)臂36的末端部變得太重，會(huì)破壞彎曲振動(dòng)的穩(wěn)定性。
另外，在圖10中的振動(dòng)臂35(振動(dòng)臂36也一樣)的外側(cè)的一個(gè)側(cè)面上形成了在正X軸方向上呈鰭狀突出的異形部81。這是在進(jìn)行刻蝕形成壓電振動(dòng)片的外形時(shí)，由于石英的刻蝕各向異性，作為刻蝕殘留而形成的，但是為了得到振動(dòng)臂35的穩(wěn)定的彎曲振動(dòng)，最好在由氟酸和氟化銨形成的刻蝕液中進(jìn)行9～11個(gè)小時(shí)的刻蝕，將該異形部81的突出量v減小到5μm以內(nèi)。
圖9的尺寸g所示的長(zhǎng)槽的寬度尺寸最好是在振動(dòng)臂的形成該長(zhǎng)槽的區(qū)域中，相對(duì)于振動(dòng)臂的臂寬C為60％～90％左右。因?yàn)樵谡駝?dòng)臂35、36上形成了第一和第二縮幅部，所以臂寬C根據(jù)在振動(dòng)臂的長(zhǎng)度方向上的位置而不同，但是長(zhǎng)槽的寬度g相對(duì)于振動(dòng)臂的最大寬度為60％～90％左右。如果長(zhǎng)槽的寬度小于這個(gè)范圍，則電場(chǎng)效率降低，CI值會(huì)上升。
另外，以往，圖10的基部51的全長(zhǎng)h相對(duì)于壓電振動(dòng)片32-3的全長(zhǎng)a為30％左右，但是在本實(shí)施方式中，通過(guò)采用切口部等，可以為15％～25％左右，實(shí)現(xiàn)小型化。
另外，優(yōu)選的是，在基部51上，和圖1的實(shí)施方式同樣，在基部51的兩個(gè)側(cè)緣上設(shè)置凹部或切口部71、72，其深度(圖9的尺寸q)例如可以為60μm左右。
另外，在本實(shí)施方式中，為了減小封裝的尺寸，基部51的側(cè)面和支持用臂61、62之間的間隔(尺寸p)為30μm～100μm。
圖11是示出利用本實(shí)施方式的壓電振動(dòng)片32構(gòu)成壓電振蕩器時(shí)的振蕩電路的示例的電路圖。
振蕩電路91包括放大電路92和反饋電路93。
放大電路92包括放大器95和反饋電阻94而構(gòu)成。反饋電路93包括漏電阻96、電容器97、98、壓電振動(dòng)片32而構(gòu)成。
這里，圖11的反饋電阻94例如為10MΩ(兆歐)左右，放大器95可以采用CMOS反相器。漏電阻96例如為200～900kΩ(千歐)，電容器97(漏電容)和電容器98(柵電容)可以分別為10～22pF(皮法)。
(第五～第七實(shí)施方式)圖13是示出本發(fā)明的壓電振動(dòng)片的第五實(shí)施方式的概略平面圖。
關(guān)于第五實(shí)施方式的壓電振動(dòng)片32-4，對(duì)于與第四實(shí)施方式的壓電振動(dòng)片32-3相同的結(jié)構(gòu)賦予相同的標(biāo)號(hào)，省略重復(fù)的說(shuō)明，以下，對(duì)不同之處進(jìn)行說(shuō)明。
在圖13的壓電振動(dòng)片的支持用臂61、62中，設(shè)置了標(biāo)號(hào)43、43所示的作為導(dǎo)電性粘結(jié)劑涂布區(qū)域的接合部位、以及與基部51之間作為剛性降低結(jié)構(gòu)的切口部75-1和切口部76。該切口部75-1和切口部76分別在支持用臂的基端附近由外側(cè)的側(cè)緣和內(nèi)側(cè)的側(cè)緣形成，這一點(diǎn)與圖6的第三實(shí)施方式是相同的，同樣，實(shí)現(xiàn)了可以更加可靠地防止振動(dòng)臂35、36的彎曲振動(dòng)的泄漏的效果。
然而，在該實(shí)施方式中，切口部75-1和切口部76對(duì)于各個(gè)支持用臂61、62形成在其長(zhǎng)度方向上的相同位置，這一點(diǎn)與第三實(shí)施方式不同。
另外，不用說(shuō)，可以和圖1的實(shí)施方式一樣地對(duì)于各個(gè)支持用臂61、62分別設(shè)置一個(gè)接合部位。
圖14是示出本發(fā)明的壓電振動(dòng)片的第六實(shí)施方式的概略平面圖。
關(guān)于第六實(shí)施方式的壓電振動(dòng)片32-5，對(duì)于與第四實(shí)施方式的壓電振動(dòng)片32-3相同的結(jié)構(gòu)賦予相同的標(biāo)號(hào)，省略重復(fù)的說(shuō)明，以下，對(duì)不同之處進(jìn)行說(shuō)明。
在圖14的壓電振動(dòng)片的支持用臂61、62中，在標(biāo)號(hào)43、43所示的作為導(dǎo)電性粘結(jié)劑涂布區(qū)域的接合部位和基部51之間，作為剛性降低結(jié)構(gòu)，具有貫通孔86。
即，支持用臂上設(shè)置的貫通孔86在可以減少振動(dòng)臂35、36的彎曲振動(dòng)的泄漏這一點(diǎn)上發(fā)揮與切口部相同的作用，但是在考慮到設(shè)置切口部會(huì)對(duì)支持用臂部分地產(chǎn)生過(guò)量的剛性降低的情況下，設(shè)置貫通孔86使剛性的降低變小，對(duì)于強(qiáng)度是有利的。
另外，可以與圖1的實(shí)施方式一樣，對(duì)于各個(gè)支持用臂61、62分別設(shè)置一個(gè)接合部位，這與第五實(shí)施方式的情況相同。
圖15是示出本發(fā)明的壓電振動(dòng)片的第七實(shí)施方式的概略平面圖。
關(guān)于第七實(shí)施方式的壓電振動(dòng)片32-6，對(duì)于與第四實(shí)施方式的壓電振動(dòng)片32-3相同的結(jié)構(gòu)賦予相同的標(biāo)號(hào)，省略重復(fù)的說(shuō)明，以下，對(duì)不同之處進(jìn)行說(shuō)明。
在圖15的壓電振動(dòng)片的支持用臂61、62中，在標(biāo)號(hào)43、43所示的作為導(dǎo)電性粘結(jié)劑涂布區(qū)域的接合部位和基部51之間，作為剛性降低結(jié)構(gòu)，具有細(xì)幅部82、83。
因?yàn)楦髦С钟帽?1、62是相同的結(jié)構(gòu)，因此僅對(duì)支持用臂61進(jìn)行說(shuō)明。具體地，例如，關(guān)于壓電振動(dòng)片32-6的重心位置G，在與支持用臂61的該重心位置G等距離的相互對(duì)稱的位置上，形成寬度尺寸加大的接合部84、85。
各接合部84、85如圖所示，涂布導(dǎo)電性粘結(jié)劑43、43，進(jìn)行與封裝側(cè)的接合。
除了支持用臂61的基端部，在接合部84、85以外的區(qū)域中，通過(guò)減小寬度尺寸，形成上述細(xì)幅部82、83。
在以上的結(jié)構(gòu)中，細(xì)幅部82、83在減少振動(dòng)臂35、36的彎曲振動(dòng)的泄漏這一點(diǎn)上發(fā)揮與切口部相同的作用。
另外，對(duì)于涂布導(dǎo)電性粘結(jié)劑43、43的區(qū)域，如接合部84、85那樣，在外形上，具有與其它區(qū)域不同的外形，從而在后述的制造工序中的把壓電振動(dòng)片接合到封裝上的工序中，對(duì)于實(shí)現(xiàn)基于圖像處理等的工序是有利的。
另外，長(zhǎng)槽33、34的基部51側(cè)端部的位置在圖9中與振動(dòng)臂35、36的連接根部、即T的位置相同，或者最好是比這個(gè)位置稍微再靠近振動(dòng)臂末端側(cè)、存在第一縮幅部TL的范圍內(nèi)，特別地，與T的位置相比，最好不進(jìn)入基部51的基端側(cè)。
(壓電器件的制造方法)接下來(lái)，參照?qǐng)D12的流程圖對(duì)上述壓電器件的制造方法的一個(gè)示例進(jìn)行說(shuō)明。在以下的工序中，僅涉及到制造一部分實(shí)施方式的壓電振動(dòng)片和壓電器件的情況，但是該制造工序?qū)τ谏鲜鏊械膶?shí)施方式是共同的。
(蓋體和封裝的制造方法)分別單獨(dú)地制造壓電器件30的壓電振動(dòng)片32、封裝57、蓋體40。
例如切斷預(yù)定大小的玻璃板，例如硼硅酸玻璃的板玻璃來(lái)準(zhǔn)備蓋體40，作為適合于密封封裝57的大小的蓋體。
封裝57如上所述是在層疊通過(guò)對(duì)氧化鋁質(zhì)的陶瓷生片進(jìn)行成型而形成的多個(gè)基板后進(jìn)行燒結(jié)而形成的，在成型時(shí)，多個(gè)各基板通過(guò)在其內(nèi)側(cè)形成預(yù)定的孔，在層疊的時(shí)候在內(nèi)側(cè)形成預(yù)定的內(nèi)部空間。
(壓電振動(dòng)片的制造方法)首先，準(zhǔn)備壓電基板，在一個(gè)壓電基板上，通過(guò)刻蝕而同時(shí)形成預(yù)定數(shù)目的壓電振動(dòng)片的外形(外形刻蝕)。
在此，壓電基板使用壓電材料中的例如可以分離為多個(gè)或許多壓電振動(dòng)片32的大小的石英晶片。因?yàn)樵搲弘娀逡S著工序的進(jìn)行而形成圖9的壓電振動(dòng)片32-3(圖1的壓電振動(dòng)片32等也同樣地制造)，因此從壓電材料、例如石英的單晶中切出壓電基板，使得圖7或圖10所示的X軸是電軸，Y軸是機(jī)械軸，Z軸是光軸。另外，在從石英的單晶中切出時(shí)，在由上述X軸、Y軸和Z軸形成的直角坐標(biāo)系中，將以Z軸為中心順時(shí)針旋轉(zhuǎn)0度～5度(圖16的θ)的范圍而切出的Z板切斷研磨至預(yù)定的厚度而得到。
在外形刻蝕中，使用未圖示的耐蝕膜等的掩膜，對(duì)于從壓電振動(dòng)片的外形作為外側(cè)部分露出的壓電基板，例如，以氟酸作為刻蝕液，進(jìn)行壓電振動(dòng)片的外形刻蝕。作為耐蝕膜，例如，可以使用以鉻為基底蒸鍍了金的金屬膜等。這個(gè)刻蝕工序在濕法刻蝕中隨著氟酸溶液的濃度和種類(lèi)、溫度等而變化。
這里，在外形刻蝕工序中的濕法刻蝕中，關(guān)于圖9所示的機(jī)械軸X、電軸Y和光軸Z，在進(jìn)行刻蝕時(shí)，表現(xiàn)出下述的刻蝕各向異性。
即，關(guān)于壓電振動(dòng)片32-3，對(duì)于其X-Y平面內(nèi)的刻蝕速率，在正X方向上，在與該X軸成120度的方向、以及負(fù)120度的方向的面內(nèi)，刻蝕進(jìn)行得較快，在負(fù)X方向上，與該X軸成正30度的方向、以及負(fù)30度的方向的面內(nèi)的刻蝕進(jìn)行得較慢。
同樣，Y方向的刻蝕在正30度方向和負(fù)30度方向上進(jìn)行得較快，在正Y方向上，在與Y軸成正120度的方向以及負(fù)120度的方向上進(jìn)行得較慢。
由于這樣的刻蝕進(jìn)行中的各向異性，在壓電振動(dòng)片32-3中，如圖10的標(biāo)號(hào)81所示那樣，在各振動(dòng)臂的外側(cè)側(cè)面，形成了鰭狀突出的異形部。
但是，在本實(shí)施方式中，作為刻蝕液，使用氟酸和氟化銨，以足夠的時(shí)間，即9個(gè)小時(shí)至11個(gè)小時(shí)那樣的足夠的時(shí)間，進(jìn)行刻蝕，由此可以把圖10所說(shuō)明的異形部81的突出量v控制在5μm以內(nèi)的極小的范圍內(nèi)(ST11)。
在該工序中，同時(shí)形成壓電振動(dòng)片32-3的包括切口部71、72在內(nèi)的外形，在結(jié)束時(shí)，得到了基部51附近分別通過(guò)很細(xì)的連接部連接在石英晶片上的多個(gè)壓電振動(dòng)片32-3的外形完成狀態(tài)。
(用于形成槽的半蝕工序)接下來(lái)，利用未圖示的槽形成用抗蝕劑，如圖10所示的狀態(tài)那樣，在不形成槽的部分殘留耐蝕膜，留下夾著各長(zhǎng)槽的兩側(cè)的壁部，在與外形刻蝕相同的刻蝕條件下，分別對(duì)各振動(dòng)臂35、36的表面和背面進(jìn)行濕法刻蝕，從而形成與長(zhǎng)槽對(duì)應(yīng)的底部(ST12)。
這里，參照?qǐng)D10，符號(hào)t所示的槽深相對(duì)于全體厚度為30％～45％左右。關(guān)于t，如果為全體厚度的30％以下，則可能無(wú)法充分地提高電場(chǎng)效率。如果為45％以上，則可能會(huì)剛性不足而對(duì)彎曲振動(dòng)產(chǎn)生不良影響，或者強(qiáng)度不足。
另外，也可以通過(guò)干法刻蝕進(jìn)行上述外形刻蝕和槽刻蝕中的一方或兩方。在這種情況下，例如，在壓電基板(石英晶片)上每次都配置金屬掩模以覆蓋壓電振動(dòng)片32-3的外形，或者在外形形成之后覆蓋相當(dāng)于長(zhǎng)槽的區(qū)域。在這種狀態(tài)下，例如，可以收容在未圖示的腔室內(nèi)，在預(yù)定的真空度下供給刻蝕氣體，生成刻蝕等離子體而進(jìn)行干法刻蝕。即，在真空室(未圖示)上例如連接氟利昂氣箱和氧氣箱，并在真空室上設(shè)置排氣管，進(jìn)行抽真空，達(dá)到預(yù)定的真空度。
真空室內(nèi)進(jìn)行真空排氣而達(dá)到預(yù)定的真空度，送入氟利昂氣體和氧氣，在填充該混合氣體達(dá)到預(yù)定的氣壓的狀態(tài)下，施加直流電壓時(shí)產(chǎn)生等離子體。然后，包含離子化粒子的混合氣體轟擊從金屬掩模露出的壓電材料。通過(guò)該轟擊，物理地切削而飛散，從而進(jìn)行刻蝕。
(電極形成工序)接下來(lái)，通過(guò)蒸鍍或?yàn)R射等，全面地覆蓋成為電極的金屬，例如金，接著利用露出了不形成電極的部位的抗蝕劑，通過(guò)光刻法，形成圖7所示的驅(qū)動(dòng)用電極(ST13)。
然后，在各振動(dòng)臂35、36的末端部，通過(guò)濺射或蒸鍍，形成加重電極(金屬覆膜)21、21(ST14)。加重電極21、21不是用于通過(guò)通電來(lái)進(jìn)行壓電振動(dòng)片32-3的驅(qū)動(dòng)，而是用于后述的頻率調(diào)節(jié)。
接下來(lái)，在晶片上進(jìn)行頻率的粗調(diào)(ST15)。粗調(diào)是通過(guò)對(duì)加重電極21、21的一部分照射激光等的能量光束，使其部分地蒸發(fā)，通過(guò)質(zhì)量削減方式進(jìn)行的頻率調(diào)節(jié)。
接著，折斷上述的與晶片的細(xì)連接部，成為單獨(dú)地形成壓電振動(dòng)片32-3的個(gè)體(ST16)。
然后，如圖7所示那樣，在封裝57的各電極部31-1、31-2、31-1、31-2上涂布導(dǎo)電性粘結(jié)劑43、43、43、43，在其上載置支持用臂61、62，對(duì)粘結(jié)劑進(jìn)行加熱/硬化，從而將壓電振動(dòng)片32-3接合到封裝57上(ST17)。
另外，作為該導(dǎo)電性粘結(jié)劑43，例如，可以是在利用了合成樹(shù)脂等的粘合劑成分中混入銀粒子等導(dǎo)電粒子，可以同時(shí)進(jìn)行機(jī)械接合和電連接。
接著，在蓋體40由金屬等不透明材料形成的情況下，不設(shè)置圖8所說(shuō)明的貫通孔27。并且，對(duì)壓電振動(dòng)片32-3施加驅(qū)動(dòng)電壓，一邊觀察頻率，一邊例如向壓電振動(dòng)片32-3的振動(dòng)臂35和/或振動(dòng)臂36的加重電極21的末端側(cè)照射激光，通過(guò)質(zhì)量削減方式進(jìn)行作為微調(diào)的頻率調(diào)節(jié)(ST18-1)。
接下來(lái)，在真空中通過(guò)縫焊等把蓋體40接合到封裝57上(ST19-1)，通過(guò)必要的檢查，完成壓電器件30。
或者，在用透明蓋體40密封封裝57的情況下，在壓電振動(dòng)片32-3的ST17的接合之后，把該蓋體40接合到封裝57上(ST18-2)。
在這種情況下，例如，進(jìn)行加熱低熔點(diǎn)玻璃等而將蓋體40接合到封裝57上的加熱工序，不過(guò)此時(shí)會(huì)從低熔點(diǎn)玻璃或?qū)щ娦哉辰Y(jié)劑等中產(chǎn)生氣體。因此，通過(guò)加熱，這種氣體從圖8所說(shuō)明的貫通孔27排出(排氣)，此后，在真空中，在臺(tái)階部29上放置由金錫，最好是金鍺等構(gòu)成的金屬球體或片，通過(guò)照射激光等使其熔融。由此，圖8的金屬填充材料28氣密地封住了貫通孔27(ST19-2)。
接下來(lái)，如圖8所示，透過(guò)玻璃等構(gòu)成的透明蓋體40，從外部向壓電振動(dòng)片32-3的振動(dòng)臂35和/或振動(dòng)臂36的加重電極21的末端部照射激光，通過(guò)質(zhì)量削減方式進(jìn)行作為微調(diào)的頻率調(diào)節(jié)(ST20-2)。接著，經(jīng)過(guò)必要的檢查，完成壓電器件30。
本發(fā)明不限于上述的實(shí)施方式。可以對(duì)各實(shí)施方式的各結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M合、省略，以及組合未圖示的其它結(jié)構(gòu)。
另外，本發(fā)明不限于把壓電振動(dòng)片收容在箱狀的封裝中，可以把壓電振動(dòng)片收容在筒狀的容器中，壓電振動(dòng)片可以作為陀螺傳感器，并且，與壓電振子、壓電振蕩器等的名稱無(wú)關(guān)，可以應(yīng)用于利用了壓電振動(dòng)片32的一切壓電器件。并且，雖然在壓電振動(dòng)片32上形成了一對(duì)振動(dòng)臂，但不限于此，振動(dòng)臂可以是3個(gè)、4個(gè)或以上。
權(quán)利要求
1.一種壓電振動(dòng)片，其特征在于，具有由壓電材料形成的預(yù)定長(zhǎng)度的基部；從所述基部的一端側(cè)延伸的多個(gè)振動(dòng)臂；支持用臂，其從與所述基部的所述一端側(cè)相距預(yù)定距離的另一端側(cè)向?qū)挾确较蜓娱L(zhǎng)，并且在所述振動(dòng)臂的外側(cè)，在與該振動(dòng)臂相同的方向上延伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電振動(dòng)片，其特征在于，在所述基部上，在比所述支持用臂與所述基部連接成一體的連接部更靠近所述振動(dòng)臂的位置處，具有在寬度方向上對(duì)所述壓電材料進(jìn)行縮幅而形成的切口部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓電振動(dòng)片，其特征在于，所述支持用臂的長(zhǎng)度被設(shè)定為，所述支持用臂的末端比所述振動(dòng)臂的末端更靠近所述基部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任意一項(xiàng)所述的壓電振動(dòng)片，其特征在于，所述支持用臂在比其與基體側(cè)的接合部位更靠近所述基部側(cè)的部位具有剛性降低結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓電振動(dòng)片，其特征在于，所述剛性降低結(jié)構(gòu)是在所述支持用臂的中間形成的縮幅部。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓電振動(dòng)片，其特征在于，所述剛性降低結(jié)構(gòu)是在所述支持用臂的中間形成的切口部。
7.一種在封裝或殼體內(nèi)收容了壓電振動(dòng)片的壓電器件，其特征在于，所述壓電振動(dòng)片具有由壓電材料形成的預(yù)定長(zhǎng)度的基部；從所述基部的一端側(cè)延伸的多個(gè)振動(dòng)臂；支持用臂，其從與所述基部的所述一端側(cè)相距預(yù)定距離的另一端側(cè)向?qū)挾确较蜓娱L(zhǎng)，并且在所述振動(dòng)臂的外側(cè)，在與該振動(dòng)臂相同的方向上延伸。
全文摘要
本發(fā)明的課題是提供一種在促進(jìn)小型化的基礎(chǔ)上，針對(duì)周?chē)鷾囟茸兓奶匦粤己玫膲弘娬駝?dòng)片和壓電器件。作為解決手段，本發(fā)明的壓電振動(dòng)片具有由壓電材料形成的預(yù)定長(zhǎng)度的基部(51)，以及從所述基部的一端側(cè)延伸的多個(gè)振動(dòng)臂(35、36)，并且具有支持用臂(61、62)，其從與所述基部的所述一端側(cè)相距預(yù)定距離的另一端側(cè)向?qū)挾确较蜓娱L(zhǎng)，并且在所述振動(dòng)臂的外側(cè)，在與該振動(dòng)臂相同的方向上延伸。
文檔編號(hào)H03H9/19GK1764067SQ200510109468
公開(kāi)日2006年4月26日 申請(qǐng)日期2005年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月20日
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