JP2003142976A - 圧電振動子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
面に金属膜1を配置し、枠の上下面をガラス蓋3とガラ
ス容器6で挟み陽極接合し、金属膜1をレーザービーム
7で照射し、ゲッタリングを行う。
Description
どに用いられる圧電振動子に関する。
空度を上げるには、気密封止前に真空中でベーキング等
を行い、表面に付着している水分等の真空度を低下させ
る要因となる物質を除去する方法が取られていた。ま
た、内部に閉じ込められたガスを取り除くには、予め小
さな穴を容器に空けておいて真空中でガスの発生の少な
い方法で塞ぐ方法が取られていた。
で脱ガスを行う方法では、封止の工程で発生するガスは
内部に閉じ込められることになる。従って、例えば封止
を陽極接合で行った場合に発生する酸素は内部に閉じ込
められ、真空度が低下する。その結果、振動子の等価直
列抵抗値R1が上昇する。等価直列抵抗値R1が高くなる
と携帯機器に使用された場合にはバッテリーの寿命が短
くなる等の問題が発生する。また、容器に小さな穴を空
けておいて真空中で後から塞ぐ方法では封止する工程と
は別に穴を塞ぐ工程が必要となり工数が増えてしまう。
するために本発明では、封止した後に容器内部のガスを
ゲッタリングする方法として、例えば容器のガラス越し
にYAGレーザー等をAl、Ti,Zrなどの金属膜に照射す
る。
り加熱され金属が蒸発する。その蒸発した金属が容器内
の酸素と化合して酸化金属となり、これにより内部の酸
素は例えば酸化アルミニウムとなり真空度は上がる。た
とえば、Al電極をレーザー照射した場合は 2Al+3O→A
l2O3となり、容器内の真空度は向上する。ここで金属は
Al、Ti、Zrまたはそれらの合金でもよい。本発明によ
る方法では周波数微調整を行う時にレーザーで重りをト
リミングする前にゲッタリング用の金属膜をレーザー照
射するので工数はほとんど増えない。
に有する気密容器の内壁に内部のガスをゲッタリングす
るための金属膜を有する圧電振動子とした。この発明で
は、気密容器内に配置された圧電振動片の表面に内部の
ガスをゲッタリングするための金属膜を有する圧電振動
子とした。ここで金属膜が、アルミ、チタン、ジルコニ
ウムから選ばれる少なくとも1種の金属または合金を使
用することができる。合金としては、Al-Si合金はAl-Cu
合金が使用可能で、特にAi-Cu合金のCuが1%から5%
が使用可能である。本発明では圧電振動片と圧電振動片
の基端部に一体に形成され圧電振動片の周囲を囲む枠状
部からなる圧電振動板と、圧電振動片の先端側に配置さ
れた重りと、前記重りと離間して前記圧電振動子の表面
に配置された金属膜と、前記枠状部の上下面に前記金属
膜を介して蓋と容器を有する圧電振動子。またこの発明
では、圧電振動片の一部に、発振用の電極及び周波数調
整用の重りとは別に金属の膜を形成し、振動片を気密容
器内に保持し、気密封止した後に外部からレーザー等で
加熱することで気密容器内部の酸素をゲッタリングする
製造方法を用いた。さらに圧電振動子の気密容器内側の
一部に金属の膜を形成し、振動片を気密容器内に保持
し、気密封止した後に外部からレーザーで加熱し前記気
密容器内部のガスをゲッタリングする製造方法を用い
た。
説明する。図1〜図5は本発明の原理を示す断面図であ
る。図1は、枠内に一体に形成された水晶振動片2の下
面にAlからなる金属膜1を配置し、枠の上面をガラス蓋
3、下面をガラス容器6で挟み、陽極接合して形成した
圧電振動子である。そして、ガラス蓋3の上面からレー
ザービーム7を照射し、ガラス蓋3と水晶振動片2を透
過したレーザービーム7が金属膜1を加熱し、蒸発た金
属がガラス容器6内の酸素を吸収し、内部の真空度をあ
げることができる。図2は、金属膜の配置を換えた例
で、ガラス蓋3の下面に金属膜1を形成した。そして、
ガラス蓋3の上面からレーザービーム7を照射し、金属
膜1を加熱し、蒸発した金属が容器内の酸素と結合し、
真空度が向上する。この実施例では、水晶振動片2に金
属膜1が形成されていないので、ゲッタリングにより水
晶振動片2の振動特性が変化することなく、振動子の設
計が容易になる。図1及び図2はガラスの容器に振動子
を陽極接合で気密封止したタイプの圧電振動子である。
陽極接合では、その原理から接合時に酸素が発生する。
発生した酸素は容器内部の真空度を低下させ圧電振動子
の特性を劣化させる。特に等価直列抵抗値が上昇する。
そこで、容器内に配置された金属膜にレーザービームを
照射し、加熱することにより容器内のガスを吸収し、等
価直列抵抗を減少することができる。図3はセラミック
容器4に支持部を設け、支持部に水晶振動片の基部を固
定し、セラミック容器4の表面にガラス蓋3を配置した
振動子であり、金属膜1が水晶振動片2の上面に形成さ
れている。図4は金属膜1を水晶振動片2の下面に形成
した例である。図5は金属膜1を水晶振動片2の上面と
した面の両面に形成した例である。図1〜図5には、図
6で示される音叉型の屈曲振動子が配置されている。こ
の他に、厚み滑り振動子などの振動子でも適応可能であ
る。水晶振動片2の先端部5に発振用の電極と周波数調
整用の重り部5があり、酸素をゲッタリングする金属膜
1が、周波数調整用の重り部5より基部側に形成されて
いる。実施例ではAlをスパッタリングで膜付けした金属
膜1が付いている。アルミニウム、チタン、ジルコニウ
ムまたはその合金など酸化し易い金属であれば何でも使
用できる。また、金属膜は上側、下側、上下両側のいず
れでもよい。気密封止をした後、図7のようにゲッタリ
ング用の金属膜にレーザーを照射するとアルミのスパッ
タ膜は瞬間的に蒸発する。そのときに、アルミは容器内
の酸素と結合して酸化アルミニウムとなる。そして、容
器内側のガラス等に蒸着する。その結果、容器内部は高
真空になる。蒸発した膜は、振動子にも少し蒸着する
が、酸化膜であるため電気的なショートは起こらない。
また、細かい粒子であるため、脱落による周波数シフト
をすることもない。さらに、酸化膜は安定した状態にあ
るので、容器内にガスが戻ることもない。図8は本発明
による等価直列抵抗の変化の様子をグラフにしたもので
ある。数列のレーザー照射により等価直列抵抗が十分に
低下していることがわかる。図3〜図5はセラミック容
器内に振動片をマウントしてガラス蓋で封止した振動子
である。同様にガラスの蓋の上からガラス越しにゲッタ
リング用の金属膜にレーザーを照射することで同様の効
果を得ることが出来る。
リング用の金属膜を形成することにより、容器内に存在
するガスを、金属膜の加熱により吸収することができる
ので、陽極接合等により接合時に内部の圧力が増加し、
振動特性が低下した圧電振動子の特性を改善することが
できる。
Claims (7)
- 【請求項1】 圧電振動片を内部に有する気密容器の内
壁に前記気密容器の内部のガスをゲッタリングするため
の金属膜を有する圧電振動子。 - 【請求項2】 気密容器内に配置された圧電振動片の表
面に前記気密容器の内部のガスをゲッタリングするため
の金属膜を有する圧電振動子。 - 【請求項3】 前記圧電振動片の表面に前記金属膜と離
間した重りを有する請求項1または2記載の圧電振動
子。 - 【請求項4】 前記金属膜が、アルミニウム、チタン、
ジルコニウムから選ばれる少なくとも1種の金属または
その合金からなる請求項1乃至3いずれか1項記載の圧
電振動子。 - 【請求項5】 圧電振動片と前記圧電振動片の基端部に
一体に形成され前記圧電振動片の周囲を囲む枠状部から
なる圧電振動板と、前記圧電振動片の先端側に配置され
た重りと、前記重りと離間して前記圧電振動子の表面に
配置された金属膜と、前記枠状部の上下面に前記金属膜
を介して蓋と容器を有する圧電振動子。 - 【請求項6】 圧電振動子の振動片の一部に、発振用の
電極及び周波数調整用の重りとガスをゲッタリングする
金属膜を形成し、前記振動片を気密容器内に保持し、前
記容器を気密封止した後に外部からレーザーで加熱し気
密容器内部のガスをゲッタリングする製造方法。 - 【請求項7】 圧電振動子の気密容器内側の一部に金属
の膜を形成し、振動片を気密容器内に保持し、気密封止
した後に外部からレーザーで加熱し前記気密容器内部の
ガスをゲッタリングする製造方法。
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