JP2008228334A - 水晶振動子と水晶ユニットの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】音叉型屈曲水晶振動子は10kHzから200kHzの基準周波数を備え、音叉腕上下面に溝を形成し、該溝と、該溝に対抗する側面に電極を形成し、該溝は音叉腕形成後に形成されるので、基準周波数に対する製造での周波数バラツキを小さくでき、かつ、音叉腕に電極形成後に周波数の調整をするので、周波数の調整量が少なくなり、周波数偏差の小さい超小型の音叉型屈曲水晶振動子が実現でき、且つ、その音叉型屈曲水晶振動子とその振動子を収納するケースと蓋とを備えた水晶ユニットを構成するので、基準周波数に対する周波数偏差の小さい超小型の水晶ユニットが同時に実現できる。
【選択図】図7
Description
本発明の水晶振動子の製造方法の第2の態様は、前記音叉型屈曲水晶振動子の周波数の調整は水晶ウエハ内で行われる第1の態様に記載の水晶振動子の製造方法である。
本発明の水晶振動子の製造方法の第3の態様は、前記音叉型屈曲水晶振動子は基本波モード振動と2次高調波モード振動を備え、かつ、前記基本波モード振動の並列容量に依存しない機械的直列共振周波数と並列容量に依存する直列共振周波数との周波数差が、前記2次高調波モード振動の並列容量に依存しない機械的直列共振周波数と並列容量に依存する直列共振周波数との周波数差より小さい第1の態様または第2の態様に記載の水晶振動子の製造方法である。
本発明の水晶ユニットの製造方法の第2の態様は、前記音叉型屈曲水晶振動子を接着剤によってケースの固定部に固定し、前記音叉型屈曲水晶振動子と前記ケースと蓋とを備えた水晶ユニットを構成するために、前記蓋が前記ケースに接続されていて、前記音叉型屈曲水晶振動子の周波数の前記調整は前記蓋が前記ケースに接続された後になされる第1の態様に記載の水晶ユニットの製造方法である。
本発明の水晶ユニットの製造方法の第3の態様は、前記音叉型屈曲水晶振動子を接着剤によってケースの固定部に固定し、前記音叉型屈曲水晶振動子と前記ケースと蓋とを備えた水晶ユニットを構成するために、前記蓋が前記ケースに接続されていて、前記音叉型屈曲水晶振動子の周波数の前記調整は前記蓋が前記ケースに接続される前になされる第1の態様に記載の水晶ユニットの製造方法である。
本発明の水晶ユニットの製造方法の第4の態様は、前記音叉型屈曲水晶振動子の周波数偏差が、10kHzから200kHzの前記基準周波数に対して−100PPMから+100PPMの範囲内にあるように周波数の調整がなされる第2の態様に記載の水晶ユニットの製造方法である。
図1は本発明の電子機器の一実施例で、ファクシミリのブロック図の一例である。即ち、モデム、音声回路、時計回路、印刷部、取り込み部、操作部と表示部から構成されている。又、この原理は、まず取り込み部で原稿に投影した光の反射光を電荷結合素子(CCD)で感知し走査される。感知された反射光の濃淡はデジタル信号に変換され、モデムで変調されて電話回線へ送られる。又、受信側では、受けた信号をモデムで復調し、印刷部で送信側と同期させて記録紙に印刷される。図1に示すように、水晶振動子は制御部や印刷部のCPUクロック、音声回路の音声合成ICのクロック、モデムの同期クロックそして時計回路の時間基準等に使用される。即ち、これらは水晶発振器を構成しその出力信号が用いられる。例えば、表示部に時間を表示するための信号として使用される。本実施例の電子機器の一つであるファクシミリが正常に動作するには、この機器に使われる水晶発振器の正確な出力信号が要求される。本実施例では、電子機器の一例としてファクシミリを示したが、本発明の電子機器には水晶発振器を具えて構成される機器はすべて包含される。例えば、携帯電話、電話、テレビ、カメラ、ビデオ、ビデオカメラ、ページャ、パーソナルコンピュータ、プリンタ、CDプレーヤ、MDプレーヤ、電子楽器、カーナビゲィション、カーエレクトロニクス、時計、ICカード等である。以下、本発明の電子機器に使用される水晶発振器について詳述する。
ように構成される。又、溝幅W2はW2≧W1,W3を満足する条件で構成される。更に具体的に述べると、本実施例では、溝幅W2と音叉腕幅Wとの比(W2/W)が0.35より大きく、1より小さくなるように、好ましくは、0.35〜0.95で、溝の厚みt1と音叉腕の厚みt又は音叉腕と音叉基部の厚みtとの比(t1/t)が0.79より小さくなるように、好ましくは、0.01〜0.79となるように溝が音叉腕に形成されている。このように形成することにより、音叉腕の中立線41と42を基点とする慣性モーメントが大きくなる。即ち、電気機械変換効率が良くなるので、等価直列抵抗R1の小さい、Q値の高い、しかも、容量比の小さい音叉形状の屈曲水晶振動子を得る事ができる。
た、切り欠き部53、54も振動子の固定による振動部のエネルギー損失を小さくすることができる。図7で示されている音叉腕の腕幅W、部分幅W1、W3、溝幅W2と間隔W4及び溝の長さl1と音叉振動子の全長lとの関係は図6で述べられているので、ここでは省略する。
(1)少なくとも一つの水晶発振器に音叉形状の屈曲水晶振動子を用い、その基本波モード振動のフイガーオブメリットM1が高調波モード振動のフイガーオブメリットMnより大きい振動子を具えて水晶発振器は構成され、更に、増幅回路の基本波モード振動の負性抵抗の絶対値|−RL1|と基本波モード振動の等価直列抵抗R1の比が増幅回路の高調波モード振動の負性抵抗の絶対値|−RLn|と高調波モード振動の等価直列抵抗Rnの比より大きくなるように水晶発振器は構成されているので、水晶発振器の出力信号が基本波モード振動の周波数で、かつ、高い周波数安定性を有する。その結果、その出力信号を用いた高精度の電子機器が実現できる。
(2)少なくとも一つの水晶発振器に幅縦モード水晶振動子又は厚みすべりモード水晶振動子を用いるので、小型で、かつ、高精度の出力信号が得られ、更に、この出力信号により電子機器は動作するので、高い信頼性を有する電子機器が実現できる。
V1,V2 入力電圧,出力電圧
W2,t1 溝幅、溝の厚み
W,W4 音叉腕の腕幅、音叉腕の間隔
W1,W3 音叉腕の部分幅
l1,l2,l 溝の長さ、音叉基部の長さ、音叉形状の屈曲水晶振動子の全長
t 音叉腕又は音叉腕と音叉基部の厚み
Claims (7)
- 音叉基部と、その音叉基部に接続された少なくとも第1音叉腕と第2音叉腕とを備えて構成され、逆相の屈曲モードで振動し、かつ、10kHzから200kHzの基準周波数を備えた音叉型屈曲水晶振動子の製造方法で、
前記第1音叉腕と前記第2音叉腕の各々は、上面とその上面に対抗する下面とを有し、前記第1音叉腕と前記第2音叉腕の各々の一端部は前記音叉基部に接続され、他端部は自由であり、かつ、前記第1音叉腕と前記第2音叉腕の各々の上面と下面の各々に溝を有する音叉型屈曲水晶振動子の製造方法であって、
準備された水晶ウエハの上面と下面に金属膜を蒸着又はスパッタリングにより形成し、前記水晶ウエハの上面と下面に形成された前記金属膜の上にレジストを塗布し、フォトリソ工程により、前記レジストと前記金属膜とが音叉形状を残して除去された後に、第1のエッチング加工により、音叉基部と、その音叉基部に接続された第1音叉腕と第2音叉腕を備えた音叉形状を形成し、その音叉形状を形成した後に、第2のエッチング加工により、第1音叉腕と第2音叉腕の各々の上面と下面の各々に溝を形成し、かつ、溝の幅と音叉腕の幅の比が0.35から0.95の範囲内にあり、前記溝を有する前記第1音叉腕と前記第2音叉腕とを備えた前記音叉形状の上に金属膜の形成とレジストの塗布を再び行い、前記溝の側面と、前記溝の側面に対抗する音叉腕の側面に互いに電気的極性が異なる電極を形成し、かつ、前記第1音叉腕の上面と下面の溝に形成された電極を、前記第2音叉腕の側面に形成された電極に接続し、かつ、前記第2音叉腕の上面と下面の溝に形成された電極を、前記第1音叉腕の側面に形成された電極に接続した後に、音叉型屈曲水晶振動子の周波数を調整することを特徴とする水晶振動子の製造方法。 - 前記音叉型屈曲水晶振動子の周波数の調整は水晶ウエハ内で行われることを特徴とする請求項1に記載の水晶振動子の製造方法。
- 前記音叉型屈曲水晶振動子は基本波モード振動と2次高調波モード振動を備え、かつ、前記基本波モード振動の並列容量に依存しない機械的直列共振周波数と並列容量に依存する直列共振周波数との周波数差が、前記2次高調波モード振動の並列容量に依存しない機械的直列共振周波数と並列容量に依存する直列共振周波数との周波数差より小さいことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の水晶振動子の製造方法。
- 音叉基部と、その音叉基部に接続された少なくとも第1音叉腕と第2音叉腕とを備えて構成され、逆相の屈曲モードで振動し、かつ、10kHzから200kHzの基準周波数を備えた音叉型屈曲水晶振動子と、その音叉型屈曲水晶振動子を収納するケースとを少なくとも備えて構成される水晶ユニットの製造方法で、
前記第1音叉腕と前記第2音叉腕の各々は、上面とその上面に対抗する下面とを有し、前記第1音叉腕と前記第2音叉腕の各々の一端部は前記音叉基部に接続され、他端部は自由であり、かつ、前記第1音叉腕と前記第2音叉腕の各々の上面と下面の各々に溝を有する音叉型屈曲水晶振動子を備えて構成される水晶ユニットの製造方法であって、
準備された水晶ウエハの上面と下面に金属膜を蒸着又はスパッタリングにより形成し、前記水晶ウエハの上面と下面に形成された前記金属膜の上にレジストを塗布し、フォトリソ工程により、前記レジストと前記金属膜とが音叉形状を残して除去された後に、第1のエッチング加工により、音叉基部と、その音叉基部に接続された第1音叉腕と第2音叉腕を備えた音叉形状を形成し、その音叉形状を形成した後に、第2のエッチング加工により、第1音叉腕と第2音叉腕の各々の上面と下面の各々に溝を形成し、かつ、溝の幅と音叉腕の幅の比が0.35から0.95の範囲内にあり、前記溝を有する前記第1音叉腕と前記第2音叉腕とを備えた前記音叉形状の上に金属膜の形成とレジストの塗布を再び行い、前記溝の側面と、前記溝の側面に対抗する音叉腕の側面に互いに電気的極性が異なる電極を形成し、かつ、前記第1音叉腕の上面と下面の溝に形成された電極を、前記第2音叉腕の側面に形成された電極に接続し、かつ、前記第2音叉腕の上面と下面の溝に形成された電極を、前記第1音叉腕の側面に形成された電極に接続した後に、音叉型屈曲水晶振動子の周波数を調整することを特徴とする水晶ユニットの製造方法。 - 前記音叉型屈曲水晶振動子を接着剤によってケースの固定部に固定し、前記音叉型屈曲水晶振動子と前記ケースと蓋とを備えた水晶ユニットを構成するために、前記蓋が前記ケースに接続されていて、前記音叉型屈曲水晶振動子の周波数の前記調整は前記蓋が前記ケースに接続された後になされることを特徴とする請求項4に記載の水晶ユニットの製造方法。
- 前記音叉型屈曲水晶振動子を接着剤によってケースの固定部に固定し、前記音叉型屈曲水晶振動子と前記ケースと蓋とを備えた水晶ユニットを構成するために、前記蓋が前記ケースに接続されていて、前記音叉型屈曲水晶振動子の周波数の前記調整は前記蓋が前記ケースに接続される前になされることを特徴とする請求項4に記載の水晶ユニットの製造方法。
- 前記音叉型屈曲水晶振動子の周波数偏差が、10kHzから200kHzの前記基準周波数に対して−100PPMから+100PPMの範囲内にあるように周波数の調整がなされることを特徴とする請求項5に記載の水晶ユニットの製造方法。
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