JP3731540B2 - 圧電振動片の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電振動片をパッケージに内蔵した圧電デバイスと、これに利用される圧電振動片の製造方法の改良及び圧電振動片を使用した携帯電話や電子機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、HDD(ハード・ディスク・ドライブ)、モバイルコンピュータ、あるいはICカード等の小型の情報機器や、携帯電話、自動車電話、あるいはページングシステム等の移動体通信機器において装置の小型薄型化がめざましく、それらに用いられる圧電デバイスも小型薄型化が要求されている。
また、それとともに、装置の回路基板に表面実装が可能な表面実装タイプの圧電デバイスが求められている。
図9及び図10は、このような圧電デバイスの構成例を示す概略図であり、図9は、圧電デバイスの構成を示す概略平面図、図10は、図9の圧電デバイスのA−A線概略断面図である。
【0003】
図9及び図10において、従来の圧電デバイス1は、パッケージ6の内部に、圧電振動片2を収容している。この圧電振動片2は、例えば水晶基板を利用して形成されている。この圧電振動片2は、パッケージ6の電極部に接合される基部11と、この基部11から平行に延びる一対の振動腕4,5を有する音叉型に形成されている。そして、各振動腕4,5の表裏面(図10の上面及び下面)には、それぞれ長溝12,12が形成されており、圧電振動片2の表面には、図示しない駆動用の金属電極が形成されている。
【0004】
パッケージ6は、セラミック製の複数の基板を積層して内側に所定の内部空間Sを形成するようにし、その全体が矩形状に形成されている。この内部空間Sにおいて、パッケージ6の内側の底部には、導電性の接着剤7等を介して、上述した圧電振動片2の基部11の引出し電極(図示せず)が電極部3,3上に接合固定されている。そして、この引出し電極は、上述した図示しない駆動用の金属電極と、それぞれ一体に連続して形成されている。また、圧電振動片2の先端部は自由端とされている。
パッケージ6の開放された上端には、低融点ガラス等のロウ材8を介して、ガラス製の蓋体9が接合されることにより、封止されている。
【0005】
圧電デバイス1は、以上のように構成されており、外部からの駆動電圧が、電極部3と導電性接着剤7及び引出し電極を介して、圧電振動片2に伝えられる。これにより、圧電振動片2の図示しない励振電極からの電圧が圧電材料に伝えられることで、一対の振動腕4,5が屈曲振動を生じ、所定の周波数で振動する。この振動周波数を外部に取り出すことによって、所定の周波数の出力を得ることができるようになっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような圧電デバイス1に使用されている圧電振動片2は、その音叉型の外形形状を所定の薄板状の圧電材料から形成し、さらに、長溝12,12を設ける必要があり、全体として複雑な形状であることと、全体の大きさが極めて小さいことから、この外形形状と、外形形状に対して長溝12,12を精度よく形成する必要がある点等より、その製造方法については、種々検討がなされている。
【0007】
図11及び図12は、現在検討されている圧電振動片2の製造工程の一例を図9のB−B線に沿った切断端面で示す工程図である。
図11において、先ず、圧電振動片2を形成するための圧電材料の薄板13を用意する。この圧電材料の薄板13は、例えば、水晶ウエハ等から所定の切断と研磨の工程を経て得ることができる。この圧電材料の薄板13の上に、耐食膜としてクロム層14と、その表面に被覆される金被膜層15が形成される(図11(a))。
【0008】
次に、クロム層14と、金被膜層15の表面に、レジスト16を塗布する(図11(b))。そして、圧電振動片2の音叉型の外形形状に沿ったマスクを当てて、圧電振動片2を形成するためにエッチングにより除かれる箇所に対応したレジスト16aを感光させ(図11(c))、レジストの感光部16aを除去する(図11(d))。
【0009】
続いて、レジスト16に覆われていないクロム層14と、金被膜層15とを、所定のエッチング液により、それぞれ除去し(図11(e))、レジスト16を剥離する(図11(f))。
次に、図12(g)に示すように、全面に再度レジスト17を塗布し、圧電振動片2の振動腕4,5に形成される4つの長溝12の形状に沿ったマスクを当てて、長溝12を形成するためにエッチングにより除かれる箇所に対応したレジスト17bを感光させる(図12(h))。この時、同時に振動腕4,5以外の箇所のレジスト17aも感光される。そして、レジストの感光部17a,17bを除去する(図12(i))。
【0010】
次いで、レジストの感光部17aを除去することにより、露出した圧電材料13をエッチングして圧電振動片2の外形を形成し(図12(j))、次に、長溝12の部分を形成する。
【0011】
すなわち、長溝12を形成する箇所に対応して、レジスト17から露出された金被膜層15aの箇所と、その下のクロム層14の対応した箇所を、それぞれエッチングにより除去する(図12(k))。この状態で、長溝12を形成すべき箇所の圧電材料が露出するから、対応するエッチング等を用いて、この部分をハーフエッチングする(図12(l))。最後に、レジスト17と金被膜層15、その下のクロム層14をそれぞれ除去することで、振動腕4,5の表裏両面に、長溝12,12,12,12がそれぞれ形成される(図12(m))。
【0012】
図13は、このようにして形成された圧電振動片2の製造例を示している。図13(a)では、振動腕4,5にそれぞれ形成された長溝12a,12aは、振動腕4,5の延びる方向と一致した平行な方向となっておらず、図において、右寄りに傾いてしまっている。
13(b)では、振動腕4,5にそれぞれ形成された長溝12b,12bは、振動腕4,5の幅方向の中心と、各長溝12b,12bの幅方向の中心とが一致しておらず、幅方向に右寄りに形成されてしまっている。
【0013】
このように、これまで検討されてきた図11及び図12の製造方法では、圧電振動片2の外形の決定位置と、長溝12の形成のために決定された位置が、工程上で、別々に決定されているため、相互に調整されることがなく、図13に示すような位置ずれが生じる場合があった。
これにより、音叉型の圧電振動片2に精密に長溝12を形成することが難しく、製造上の歩留りも劣るものであった。
【0014】
本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、音叉型の圧電振動片の各振動腕に形成される長溝を正確に形成できることにより、形状精度の高い圧電振動片を歩留り良く製造することができる圧電振動片の製造方法を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上述の目的は、請求項1の発明によれば、圧電材料で形成され、駆動電圧を供給するための電極部に接合される基部と、この基部から平行に延びる一対の振動腕とを有する外形形状と、前記各振動腕に形成される長手方向に延びる長溝とを備えた圧電振動片を製造するための製造方法であって、
薄板状の圧電材料に対して、重ねる順に第1層、第2層、第3層の3層構造でなる耐食膜であって、前記第1層と第3層とが同じ材料で、これらと第2層とが異なる材料で形成された耐食膜を設ける耐食膜形成工程と、
前記外形形状と、前記長溝の形状とに対応した前記第3層を残すことで、前記外形形状及び前記長溝の形状を決定する全体形状決定工程と、
前記長溝の形状に対応した前記第3層を保護した状態で、この長溝の形状を除く外形形状に関して、前記第1層及び第2層を除去し、露出した圧電材料をエッチングして、圧電振動片の外形形状を形成する外形形状形成工程と、
前記長溝の形状に対応した圧電材料を露出して、ハーフエッチングすることにより長溝を形成する長溝形成工程と
を備えることを特徴とする、圧電振動片の製造方法により、達成される。
【0016】
請求項1の構成によれば、この製造工程に使用される耐食膜は重ねる順に第1層、第2層、第3層の3層構造で、全体形状決定工程においては、この第3層が、前記圧電振動片の外形形状と、前記長溝の形状とを区画するように使用されることで、圧電振動片の外形形状と長溝の形状とを同時に決定する。
ここで、第1層は、耐食性の優れた第2層を圧電材料に成膜するための下地層として機能し、第3層は、圧電振動片の外形形状と、前記長溝の形状とを同時に区画するために機能するもので、特に、第1層と同じ材料で形成すれば、第2層との付着性もよく、第1層と同じ成膜工程で形成できる利点がある。
請求項1の製造方法では、圧電振動片の外形形状と長溝の形状とは、エッチング前に互いの位置が決定されることで、相互にずれて形成されることがない。
次に、外形形状形成工程で、長溝の形状に対応した前記第3層を保護した状態で、エッチングが行われ、不要な圧電材料が全てエッチングされることで、圧電振動片の外形が形成される。続いて、長溝形成工程では、残った圧電材料から、前記長溝の形状に対応した圧電材料を露出させて、この部分をハーフエッチングすることで、適切に長溝が形成できる。
このように、エッチングとハーフエッチングという、異なる種類の工程をつかって外形形状と長溝の形成を行う上で、予め、圧電振動片の外形形状と長溝の形状とは、互いの位置関係及び形状が決定されるから、これらがずれることがなく、精度良く圧電振動片が製造される。
ここで、上記プロセスを経て形成される限り、各エッチング,及びハーフエッチング工程は、ウエットエッチングでもドライエッチングでもよい。
【0017】
請求項2の発明は、請求項1の構成において、前記全体形状決定工程が、前記3層構造の耐食膜の表面の全面にレジストを塗布するレジスト塗布工程と、前記外形形状と、前記長溝の形状に対応して、前記レジスト及び前記第3層を除去し、次いで、全面にレジストを塗布する再レジスト塗布工程とを含んでいることを特徴とする。
請求項2の構成によれば、3層構造の耐食膜の表面の全面にレジストを塗布した後で、前記外形形状と、前記長溝の形状に対応して、前記レジスト及び前記第3層を除去すると、この第3層によって、圧電振動片の外形形状と長溝の形状とに対応した第3層を残すことができ、再レジスト塗布工程で、この第3層を保護するレジストを形成することができる。これにより、耐食膜の第3層により、圧電振動片の外形形状と長溝の形状とを同時に区画した全体形状を適切に決定できる。
【0018】
請求項3の発明は、請求項1の構成において、前記外形形状形成工程が、前記外形形状に沿って予め設けられたレジストを除去して、前記第2層以下露出する外形形成予備工程と、前記外形形状に沿って前記第2層及び第1層を除去して、圧電材料を露出する外形形成準備工程と、残りの前記レジストを除去すると共に、前記露出した圧電材料をエッチングする外形形状のエッチング工程とを含んでいることを特徴とする。
請求項3の構成によれば、外形形成予備工程により、圧電振動片の外形にそって、余分な圧電材料を覆うレジストを除去できる。続いて、外形形成準備工程で、レジストの下の耐食膜を形成する各層を除去して、圧電材料を露出させることができる。外形形状のエッチング工程は、この露出した圧電材料を選択的にエッチングすることで、圧電振動片を構成する以外の圧電材料が適切に除去されることになる。
この間、圧電振動片の外形の内側で、振動腕の部分は、長溝が形成されるべき部分が、耐食膜の第2層に護られて、エッチングされずに残される。また、振動腕の長溝が形成されるべき部分以外の部分は、耐食膜の第3層に護られて、エッチングされずに残される。
【0019】
請求項4の発明は、請求項1の構成において、前記長溝形成工程が、前記長溝の形状に対応して、長溝部を除いて前記振動腕部分を覆うように予め設けられた第3層を残した状態で、前記長溝部の第2層を除去する長溝形成予備工程と、前記長溝の形状に対応した前記第1層を除去して、長溝の形状に対応した前記圧電材料を露出させる長溝形成準備工程と、前記長溝の形状に対応した前記圧電材料をハーフエッチングする長溝形成工程とを備えることを特徴とする。
請求項4の構成によれば、長溝形成予備工程では、長溝を形成すべき部分の第2層を除去する際に、長溝部を除いて前記振動腕部分を覆う第3層は残すようにして、この部分がエッチングされないようにする。そして、長溝形成準備工程では、長溝形成予備工程で露出した第1層を除去することで、長溝が形成されるべき領域だけ、圧電材料を露出させることができるから、続く長溝形成工程で、圧電材料をハーフエッチングすることで、各振動腕に適切に長溝を形成することができる。
【0020】
請求項5の発明は、請求項1ないし4のいずれかの構成において、前記圧電材料として水晶が使用され、前記耐食膜の前記第1層にクロム(Cr)、前記第2層に金(Au)、前記第3層にクロム(Cr)が使用されることを特徴とする。請求項5の構成によれば、第1層は、水晶材料に対する膜付着性にすぐれた下地層としてクロム(Cr)が選択できる。この第1層は、耐食性にすぐれた第2層の金の下地として好適である。第2層に対して成膜される第3層としては、クロムが優れている。
【0024】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の圧電デバイスの第1の実施の形態を示しており、図1はその概略平面図、図2は図1のC−C線概略断面図である。
これらの図において、圧電デバイス30は、圧電振動子を構成した例を示しており、圧電デバイス30は、パッケージ36内に圧電振動片32を収容している。パッケージ36は、例えば、セラミックグリーンシートを成形して焼結した酸化アルミニウム質焼結体等を利用した複数の基板を積層して形成されている。複数の各基板は、その内側に所定の孔を形成することで、積層した場合に内側に所定の内部空間Sを形成するようにされている。
【0025】
パッケージ36の内部空間S内の図において左端部付近において、内部空間Sに露出して底部を構成するベースとなる積層基板には、Au及びNiメッキが施された電極部31,31が設けられている。この電極部31,31は、外部と接続されて、駆動電圧を供給するものである。この各電極部31,31の上に導電性接着剤43,43が塗布され、この導電性接着剤43,43の上に圧電振動片32の基部51が載置されて、導電性接着剤43,43が硬化されるようになっている。
【0026】
圧電振動片32の基端部51の導電性接着剤43,43と触れる部分には、駆動電圧を伝えるための引出電極(図示せず)が形成されており、これにより、圧電振動片32は、駆動用電極がパッケージ36側の電極部31,31と導電性接着剤43,43を介して、電気的に接続されている。
【0027】
圧電振動片32は、例えば水晶で形成されており、水晶以外にもタンタル酸リチウム,ニオブ酸リチウム等の圧電材料を利用することができる。本実施形態の場合、圧電振動片32は、小型に形成して、必要な性能を得るために、特に図示する形状とされている。
すなわち、圧電振動片32は、例えば、圧電振動片32は、その全長が2mmないし3mm程度とされており、極めて小さな部品である。この圧電振動片32は、パッケージ36側と後述するようにして固定される基部51と、この基部51の一端部において、好ましくは、部分的に両側から縮幅することで、括れるようにして設けられた切り欠き部53,53と、この切り欠き部53,53より幅広く形成された領域である拡幅部52,52とを有している。さらに、圧電振動片32は、この拡幅部52,52を基端として、図において右方に向けて、二股に別れて平行に延びる一対の振動腕34,35を備えており、全体が音叉のような形状とされた、所謂、音叉型圧電振動片が利用されている。
【0028】
さらに、この圧電振動片32に一対の振動腕34,35には、図1に示されているように、その長さ方向に沿って、長溝45,46が形成されている。各振動腕34,35の幅方向の中心と、長溝45,46の幅方向の中心が、一致するように位置合わせして構成されている。各長溝45,46は、同じ構造で、図2には、振動腕34の長溝45,45の厚み方向の構造が示されている。図示されているように、長溝45,45は、振動腕34の上面と下面にそれぞれ形成されている。各長溝45,45は、振動腕34の厚みを薄くすることにより形成されており、後述するハーフエッチングで形成される。このように、圧電振動片32では、各振動腕34,35に長溝45,46を設けて、図示しない電極を形成することで、より高い振動周波数を得ることができる。
【0029】
パッケージ36の開放された上端には、低融点ガラス等のロウ材33を介して、蓋体39が接合されることにより、封止されている。蓋体39は、外部からレーザ光を照射して、圧電振動片32上に電極膜の一部を蒸散させることによって周波数調整を行うために、光を透過する材料,例えば、ガラスで形成されている。
【0030】
また、パッケージ36の底面のほぼ中央付近には、パッケージ36を構成する2枚の積層基板(図示せず)に連続する貫通孔37a,37bを形成することにより、開口37が設けられている。この開口37を構成する2つの貫通孔のうち、パッケージ内部に開口する第1の孔37aに対して、第2の孔である外側の貫通孔37bは、より大きな内径を備えるようにされている。これにより、開口37は段つき開口とされており、好ましくは、第2の孔である貫通孔37bの段部と、貫通孔37aの孔内周面には金属が被覆されている。
【0031】
すなわち、パッケージ36内に圧電振動片32を固定した後で、開口37には、金属製封止材38が充填されることにより、パッケージ36内を気密状態に封止する。その後、透明な蓋体39を介して、外部からレーザ光(図示せず)を圧電振動片32の図示しない金属被膜に照射し、その一部を蒸散させることにより、質量削減方式の周波数調整を行うことができるようにされている。
【0032】
ここで、開口37に充填される金属製封止材38としては、例えば、金(Au)と錫(Sn)による合金が用いられ、第2の孔37bの段部と、貫通孔37aの内周面の金属被覆部には、ニッケルメッキによる下地層の上に金メッキを被覆した構成が適している。
【0033】
さらに、この実施形態では、パッケージ36を構成する積層基板において、図において右端部付近に凹部42が形成されている。この凹部42は、圧電振動片32の自由端32bの下方に位置している。これにより、本実施形態では、パッケージ36に外部から衝撃が加わった場合に、圧電振動片32の自由端32bが、矢印E方向に変位して振れた場合においても、パッケージ36の内側底面と当接されることを有効に防止されるようになっている。
【0034】
図3ないし図6は、圧電デバイス30の圧電振動片32の製造方法について、図1の切断線D−Dに沿って断面で示した工程図で、理解の便宜のため、実際の寸法バランスよりも厚み方向のサイズを大きくして表示している。
圧電振動片32を製造する工程においては、水晶ウエハ等の圧電振動片32を複数もしくは多数分離することができる大きさの圧電材料が使用される。この製造工程では、水晶ウエハから同時に多数の圧電振動片32が製造されるが、図3ないし図6では、そのひとつのものについて、図示して説明する。
また、以下の工程は、フォトリソグラフィーの手法を利用したウエットエッチング工程を中心に説明するが、この圧電振動片32を形成するためのエッチングはドライエッチングでもよい。
本実施形態の圧電振動片32の製造工程は、耐食膜形成工程、全体形状決定工程、外形形状形成工程、長溝形成工程からなる各工程を含んでおり、以下、これらの各工程に沿って説明する。
【0035】
耐食膜形成工程
図3(a)に示すように、薄板状の水晶材料61に対して、耐食膜60を形成する。耐食膜60は、内側から重ねる順に第1層62、第2層63、第3層64の3層構造でなっている。
本実施形態では、第1層62にクロム(Cr)、第2層63に金(Au)、第3層64にクロム(Cr)が使用されている。すなわち、第1層62は、水晶材料に対する膜付着性にすぐれた下地層として、例えば、クロム(Cr)が選択される。そして、このこの第1層62は、耐食性にすぐれた第2層63の下地層として適するものが選択される。第2層63は、例えば、耐食性にすぐれた金属膜として金が選択される。第2層63の表面に成膜される第3層64としては、第1層62と同じ材料であるクロムが優れている。
【0036】
全体形状決定工程
この工程は、圧電振動片32の外形形状と、長溝45,46の形状とを区画するように水晶材料61を覆う形態で第3層64を残すことで、形状を決定する工程である。
具体的には、先ず、図3(b)に示すように、耐食膜60の表面の全面にレジスト65を塗布するレジスト塗布工程が実施される。
次いで、図3(c)に示すように、圧電振動片32の外形形状と、長溝45,46の形状に対応するマスク(図示せず)を用いて露光を行い、レジスト65を除去する。
ここで、レジスト65としては、例えば、M−ケイ酸ナトリウムが7パーセント程度、リン酸水素2Hナトリウムが4パーセント程度含有された現像液等が使用でき、例えば、東京応化社の市販品であるOFPR現像液を用いるのが適している。
【0037】
さらに、上記と同様のマスクを利用して、ドライエッチングにより、あるいは、ウエットエッチングによって、第3層であるクロム64を除去する(図3(d))。ウエットエッチングの場合、エッチング液としては、例えば、過塩素酸を5ないし10パーセント、硝酸第二セリウムアンモニウムを10ないし20パーセント含むエッチング液等が使用でき、例えば、株式会社インテックの市販品である「MPM−E」を用いる。
次いで、図4(e)に示すように、レジスト65を除去したら、図4(f)に示すように、再び全面にレジスト66を塗布する再レジスト塗布工程を行う。
【0038】
このように、3層構造の耐食膜60の表面の全面にレジスト65を塗布した後で、圧電振動片32の外形形状と、長溝45,46の形状に対応して、レジスト65及び第3層64を除去すると、図4(e)に示すように、圧電振動片32の外形形状と長溝45,46の形状とに対応した第3層64を残すことができる。そして、再レジスト塗布工程において、図4(e)で残した第3層64を保護するレジスト66を形成している。これにより、耐食膜の第3層64により、圧電振動片32の外形形状と長溝45,46の形状とを同時に区画した全体形状を適切に決定できる。
【0039】
外形形状形成工程
図4(f)に示すように、長溝45,46の形状に対応した第3層64を保護した状態で、この長溝45,46の形状を除く外形形状に関して、第1層62及び第2層63を除去し、露出した水晶材料61をエッチングして、圧電振動片32の外形形状を形成する工程である。
具体的には、図4(g)に示すように、圧電振動片32の外形形状に沿ったマスクを配置して感光させ、レジスト66の感光部分を除去して、第2層63を露出させる外形形成予備工程を行う。
【0040】
次に、図4(h)に示すように、レジスト66に覆われていない圧電振動片32の外形形状に沿って、第2層63を、金に対応したエッチング液により除去する。続いて、同様に第1層62をクロムに対応したエッチング液により除去して、水晶材料61を露出させる外形形成準備工程を行う。
【0041】
さらに、図5(i)に示すように、残りのレジスト66を除去したら、露出している水晶材料61をフッ酸等のエッチング液を用いてエッチングして、図5(j)に示すように、圧電振動片32の外形形状を完成する(エッチング工程)。
【0042】
このように、外形形成予備工程では、図4(f)で説明したように、圧電振動片32の外形にそって、余分な水晶材料61を覆うレジスト66を除去できる。続いて、外形形成準備工程で、レジスト66の下の耐食膜を形成する第2層63と第1層62を除去して、水晶材料61を露出させることができる(図4(h),図5(i))。そして、外形形状のエッチング工程は、この露出した水晶材料61をフッ酸等を用いて選択的にエッチングすることで、圧電振動片32を構成する部分以外の水晶材料61が適切に除去されることになる。
このエッチング時には、圧電振動片32の外形の内側で、長溝が形成されるべき部分が、耐食膜の第2層63に護られて、エッチングされずに残される。また、振動腕の長溝が形成されるべき部分以外の部分は、耐食膜の第3層64に護られて、エッチングされずに残されることになる。
【0043】
長溝形成工程
次に、長溝45,46を形成する工程に移る。先ず、図5(k)に示すように、長溝が形成されるべき部分を除いて、振動腕部分を覆うように予め設けられた第3層64を残した状態で、長溝が形成されるべき部分の第2層63を除去する長溝形成予備工程を行う。
この場合、第2層63は金であるから、上述した金をエッチングするエッチング液により、第2層63が除去される。
【0044】
続いて、図5(l)に示すように、第2層63を除去した後の第1層62を除去して、長溝45,46の形状に対応した水晶材料61b,61b,61b,61bを露出させる長溝形成準備工程を行う。
そして、この長溝45,46の形状に対応した水晶材料61b,61b,61b,61bの部分を、図6(m)に示すように、フッ酸等のエッチング液を用いて、所定のエッチング時間だけハーフエッチングする長溝形成工程を行う。
最後に、図6(n)に示すように、第2層63を金のエッチング液で、続いて、第1層62をクロムのエッチング液でエッチングして除去することにより、各振動腕34,35を完成する。
【0045】
このように、長溝形成予備工程では、長溝45,46を形成すべき部分の第2層63を除去する際に、図5(k)に示すように、長溝部を除いて振動腕部分を覆う第3層64は残すようにして、この部分がエッチングされないようにする。そして、長溝形成準備工程では、図5(l)に示すように、長溝形成予備工程で露出した第1層62を除去することで、長溝が形成されるべき領域だけ、水晶材料61を61b,61b,61b,61bとして露出させることができるから、続く長溝形成工程で、水晶材料61b,61b,61b,61bをハーフエッチングすることで、図6(n)に示すように、各振動腕34,35に適切に長溝45,45,46,46を形成することができる。
【0046】
このように、本実施形態では、圧電振動片32の外形形状と長溝45,46の形状とは、エッチング前に互いの位置が同時に決定されることで、相互にずれて形成されることがない。
つまり、上述した外形形状形成工程で、長溝45,46の形状に対応した前記第3層64を保護した状態で、エッチングが行われ、不要な水晶材料が全てエッチングされることで、圧電振動片32の外形が形成される。続いて、長溝形成工程では、残った水晶材料から、長溝45,46の形状に対応した水晶材料を露出させて、この部分をハーフエッチングすることで、適切に長溝45,46が形成できる。
このように、エッチングとハーフエッチングという、異なる種類の工程をつかって外形形状と長溝45,46の形成を行う上で、予め、圧電振動片32の外形形状と長溝の形状とは、互いの位置関係が及び形状が決定されるから、これらがずれることがなく、したがって、音叉型の圧電振動片32の各振動腕34,35に形成される長溝45,46を正確に形成できることにより、形状精度の高い圧電振動片32を歩留り良く製造することができる
【0047】
図7は、本発明の圧電デバイスの第2の実施形態の構成を示す概略断面図である。
図において、圧電デバイス100は、圧電振動片32を用いて、圧電発振器を形成した例を示しており、第1の実施の形態と同一の符号を付した箇所は共通する構成であるから、重複した説明は省略し、相違点を中心に説明する。
【0048】
パッケージ101は、その製造の際に、第1の実施形態のパッケージ36よりも多くのセラミックシートの積層基板を用いて製造されている。
これにより、パッケージ101には、図7に示すように、増えた分の積層基板を利用して中央付近に凹部102が形成されており、その内側底部には、図示しない電極が設けられている。この電極上には、集積回路103が実装されている。集積回路103は、所定の分周回路等を構成していて、圧電振動片32の駆動電極と電気的に接続され、集積回路103から出力された駆動電圧が圧電振動片32に与えられるようになっている。
【0049】
圧電デバイス100に収容されている圧電振動片32は、上述の製造方法により形成されている。これにより、これらの構成に基づく共通の作用効果を発揮することができる。
このように、本発明は、圧電振動子に限らず、図7のような圧電発振器やフィルタ等、その名称に係わらず、パッケージ内に圧電振動片を収容して、蓋体により封止する構成のあらゆる圧電デバイスに適用できる。
【0050】
図8は、本発明の上述した実施形態に係る圧電デバイスを利用した電子機器の一例としてのデジタル式携帯電話装置の概略構成を示す図である。
図において、送信者の音声を受信するマイクロフォン308及び受信内容を音声出力とするためのスピーカ309を備えており、さらに、送受信信号の変調及び復調部に接続された制御部としての集積回路等でなるコントローラ301を備えている。
【0051】
コントローラ301は、送受信信号の変調及び復調の他に画像表示部としてのLCDや情報入力のための操作キー等でなる情報の入出力部302や、RAM,ROM等でなる情報記憶手段303の制御を行うようになっている。このため、コントローラ301には、例えば、圧電デバイス30が取り付けられて、その出力周波数をコントローラ301に内蔵された所定の分周回路(図示せず)等により、制御内容に適合したクロック信号として利用するようにされている。このコントローラ301に取付けられる圧電デバイス30は、圧電デバイス30単体でなくても、圧電デバイス30と、所定の分周回路等とを組み合わせた発振器である図7のような圧電デバイス100であってもよい。
【0052】
コントローラ301は、さらに、温度補償水晶発振器(TCXO)305と接続され、温度補償水晶発振器305は、送信部307と受信部306に接続されている。これにより、コントローラ301からの基本クロックが、環境温度が変化した場合に変動しても、温度補償水晶発振器305により修正されて、送信部307及び受信部306に与えられるようになっている。
【0053】
このように、制御部を備えた携帯電話装置300のような電子機器に、上述した実施形態に係る圧電デバイスを利用することにより、音叉型の圧電振動片32の各振動腕34,35に形成される長溝45,46が正確に形成されているので、高精度の振動性能を備え、正確に動作させることができ、圧電デバイスの性能が向上し、正確なクロック信号を生成することができる。
【0054】
本発明は上述の実施形態に限定されない。また、各実施形態の各構成はこれらを適宜相互に組み合わせたり、その一部を省略し、図示しない他の構成と組み合わせることができる。
【0055】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、音叉型の圧電振動片の各振動腕に形成される長溝を正確に形成できることにより、形状精度の高い圧電振動片を歩留り良く製造することができる圧電振動片の製造方法と、このような圧電振動片を利用した圧電デバイス及び、この圧電デバイスを利用した携帯電話装置及び電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の圧電デバイスの第1の実施形態を示す概略平面図。
【図2】 図1のC−C線概略断面図。
【図3】 図1の圧電デバイスの圧電振動片の製造工程について、図1の切断線D−Dに沿って断面で示した工程図。
【図4】 図1の圧電デバイスの圧電振動片の製造工程について、図1の切断線D−Dに沿って断面で示した工程図。
【図5】 図1の圧電デバイスの圧電振動片の製造工程について、図1の切断線D−Dに沿って断面で示した工程図。
【図6】 図1の圧電デバイスの圧電振動片の製造工程について、図1の切断線D−Dに沿って断面で示した工程図。
【図7】 本発明の圧電デバイスの第2の実施形態の概略断面図。
【図8】 本発明の各実施形態に係る圧電デバイスを利用した電子機器の一例としてのデジタル式携帯電話装置の概略構成を示す図。
【図9】 従来の圧電デバイスの一例を示す概略平面図。
【図10】 図9のA−A線概略断面図。
【図11】 図9の圧電デバイスの圧電振動片の製造方法として検討されている製造工程について、図9の切断線B−Bに沿って断面で示した工程図。
【図12】 図9の圧電デバイスの圧電振動片の製造方法として検討されている製造工程について、図9の切断線B−Bに沿って断面で示した工程図。
【図13】 図11及び図12の製造工程により製造される圧電振動片を示し、(a)は長溝が、振動腕に対して、曲がって形成された例を示す斜視図、(b)は長溝が振動腕に対して、偏って形成された例を示す斜視図である。
【符号の説明】
30,100・・・圧電デバイス、31・・・電極部、32・・・圧電振動片、36,101・・・パッケージ、、39・・・蓋体、43・・・導電性接着剤、45,46・・・長溝、60・・・耐食膜、62・・・第1層、63・・・第2層、64・・・第3層。
Claims (5)
- 圧電材料で形成され、駆動電圧を供給するための電極部に接合される基部と、この基部から平行に延びる一対の振動腕とを有する外形形状と、前記各振動腕に形成される長手方向に延びる長溝とを備えた圧電振動片を製造するための製造方法であって、
薄板状の圧電材料に対して、重ねる順に第1層、第2層、第3層の3層構造でなる耐食膜であって、前記第1層と第3層とが同じ材料で、これらと第2層とが異なる材料で形成された耐食膜を設ける耐食膜形成工程と、
前記外形形状と、前記長溝の形状とに対応した前記第3層を残すことで、前記外形形状及び前記長溝の形状を決定する全体形状決定工程と、
前記長溝の形状に対応した前記第3層を保護した状態で、この長溝の形状を除く外形形状に関して、前記第1層及び第2層を除去し、露出した圧電材料をエッチングして、圧電振動片の外形形状を形成する外形形状形成工程と、
前記長溝の形状に対応した圧電材料を露出して、ハーフエッチングすることにより長溝を形成する長溝形成工程と
を備えることを特徴とする、圧電振動片の製造方法。 - 前記全体形状決定工程が、
前記3層構造の耐食膜の表面の全面にレジストを塗布するレジスト塗布工程と、
前記外形形状と、前記長溝の形状に対応して、前記レジスト及び前記第3層を除去し、次いで、全面にレジストを塗布する再レジスト塗布工程とを含んでいることを特徴とする、請求項1に記載の圧電振動片の製造方法。 - 前記外形形状形成工程が、
前記外形形状に沿って予め設けられたレジストを除去して、前記第2層を露出する外形形成予備工程と、
前記外形形状に沿って前記第2層及び第1層を除去して、圧電材料を露出する外形形成準備工程と、
残りの前記レジストを除去すると共に、前記露出した圧電材料をエッチングする外形形状のエッチング工程と
を含んでいることを特徴とする、請求項1に記載の圧電振動片の製造方法。 - 前記長溝形成工程が、
前記長溝の形状に対応して、長溝部を除いて前記振動腕部分を覆うように予め設けられた第3層を残した状態で、前記長溝部の第2層を除去する長溝形成予備工程と、
前記長溝の形状に対応した前記第1層とを除去して、長溝の形状に対応した前記圧電材料を露出させる長溝形成準備工程と、
前記長溝の形状に対応した前記圧電材料をハーフエッチングする長溝形成工程と
を備えることを特徴とする、請求項1に記載の圧電振動片の製造方法。 - 前記圧電材料として水晶が使用され、前記耐食膜の前記第1層にクロム(Cr)、前記第2層に金(Au)、前記第3層にクロム(Cr)が使用されることを特徴とする、請求項1ないし4のいずれかに記載の圧電振動片の製造方法。
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