JP6119134B2 - 振動片、振動子、発振器および電子機器 - Google Patents

振動片、振動子、発振器および電子機器 Download PDF

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Description

本発明は、振動片、振動子、発振器および電子機器に関するものである。
従来から、水晶発振器として、パッケージに振動片を収容したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1の発振器が備える振動片は、基部と、基部から互いに平行となるように並んで延出する2つの振動腕と、基部から延出し、2つの振動腕の間に位置する支持腕とを有している。また、各振動腕には、外周を構成する4つの面のそれぞれに電極が形成されており、各電極は、支持腕の一方の主面に並んで設けられた2つの導電パッドのいずれか一方と配線を介して接続されている。このような振動片は、各導電パッドの部分にて、導電性接着剤を介してパッケージに固定され、また、各導電パッドは、導電性接着剤を介してパッケージ側の電極と電気的に接続される。
しかしながら、このような構成の振動片では、振動片の導電性接着剤との接触部分(導電パッド)が平面的に形成されているため、振動片と導電性接着剤との接触面積が小さく、十分な接合強度が得られないという問題がある。なお、導電性接着剤を広く塗布すれば、振動片との接着強度を高めることができるが、この場合には、導電性接着剤の大型化によって振動片の大型化を招いたり、導電性接着剤が他の電極と接触して短絡を起こしたりする問題が発生する。
特開2002−141770号公報
本発明の目的は、接着剤の広がりを抑制しつつ、対象物(特にパッケージのベース基板)との優れた接合強度を発揮することのできる振動片、この振動片を備えた振動子、発振器および電子機器を提供することにある。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]
本発明の振動片は、基部と、
前記基部から突出する少なくとも一対の振動腕と、
前記基部から突出する支持腕と、
一対の前記振動腕が並ぶ方向と交差する方向に前記支持腕を貫通する第1貫通孔と、
前記支持腕の一方の主面に配置されている第1導電パッドと、
前記第1導電パッドに電気的に接続し、前記第1貫通孔、前記支持腕の他方の主面、および前記基部に配置されている配線と、を有し、
前記支持腕の前記一方の主面側から前記第1貫通孔内に配置され、前記他方の主面側の先端部が、前記他方の主面よりも前記一方の主面側にある第1接着剤を介して対象物に接続されることを特徴とする。
これにより、第1接着剤を介して振動片が対象物に固定された状態では、第1接着剤が支持腕の一方の面側のみならず、第1貫通孔の内周面とも接触するため、支持腕と第1接着剤との接触面積を大きくすることができ、対象物との優れた接合強度を有する振動片を提供することができる。また、第1貫通孔に第1接着剤が入り込むため、第1接着剤の広がりを抑制することができる。そのため、例えば、第1接着剤が導電性を有している場合などには、第1接着剤による不本意な短絡の発生を抑制することができる。
[適用例2]
本発明の振動片では、平面視で、前記第1貫通孔の前記一方の主面側の開口の面積が、前記他方の主面側の開口の面積よりも大きいことが好ましい。
[適用例3]
本発明の振動片では、前記第1貫通孔は、前記一方の主面側から前記他方の主面側までの間に段差を有していることが好ましい。
[適用例
本発明の振動片では、前記第1導電パッドは、前記第1貫通孔の内周面の少なくとも一部に配置されており、
前記第1導電パッドと前記対象物とが前記第1接着剤を介して接続されることが好ましい。
これにより、例えば、第1接着剤が導電性を有している場合には、第1導電パッドと対象物との導通を第1接着剤を介して行うことができる。
[適用例5]
本発明の振動片では、前記支持腕の前記一方の主面であって、前記第1導電パッドよりも前記支持腕の基端側に配置され、前記第1導電パッドと電気的に接続していない第2導電パッドを有し、
前記第2導電パッドと前記対象物とが第2接着剤を介して接続されることが好ましい。
[適用例6]
本発明の振動片では、一対の前記振動腕が並ぶ方向と交差する方向に前記支持腕を貫通し、前記第1貫通孔よりも基端側に位置している第2貫通孔を有し、
前記第2接着剤は、前記支持腕の前記一方の主面側から前記第2貫通孔内に配置され、前記他方の主面側の先端部が、前記他方の主面よりも前記一方の主面側にあることが好ましい。
[適用例7]
本発明の振動片では、平面視で、前記第2貫通孔の前記一方の主面側の開口の面積が、前記他方の主面側の開口の面積よりも大きいことが好ましい。
[適用例8]
本発明の振動片では、前記第2貫通孔は、前記一方の主面側から前記他方の主面側までの間に段差を有していることが好ましい。
[適用例9]
本発明の振動片では、前記第2導電パッドは、前記第2貫通孔の内周面の少なくとも一部に配置されていることが好ましい。
[適用例10]
本発明の振動片では、前記支持腕は、一対の前記振動腕の間に位置していることが好ましい。
[適用例11
本発明の振動片では、前記支持腕を一対有し、一対の前記支持腕は、一対の前記振動腕が並ぶ方向に一対の前記振動腕を挟んで位置していることが好ましい。
[適用例12
本発明の振動子は、本発明の振動片と、
前記振動片を収納しているパッケージと、を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い振動子が得られる。
[適用例13
本発明の発振器は、本発明の振動片と、
前記振動片と電気的に接続されている発振回路と、を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い発振器が得られる。
[適用例14
本発明の電子機器は、本発明の振動片を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
本発明の第1実施形態に係る振動子を示す平面図である。 図1中のA−A線断面図である。 図1に示す振動子が有する振動片の平面図であって、(a)が上面図、(b)が下面図(透視図)である。 図3(a)中のB−B線断面図である。 図2に示す振動片の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第2実施形態に係る振動子の断面図である。 図6に示す振動子が有する振動片の平面図であって、(a)が上面図、(b)が下面図(透視図)である。 本発明の第3実施形態に係る振動子が有する振動片の平面図であって、(a)が上面図、(b)が下面図(透視図)である。 図8(a)中のC−C線断面図である。 図8に示す振動片の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第4実施形態に係る振動子が有する振動片の平面図であって、(a)が上面図、(b)が下面図(透視図)である。 図11に示す振動片の製造方法を説明するための断面図(図11(a)中のD−D線断面に相当する断面図)である。 本発明の第5実施形態に係る振動子の断面図である。 本発明の第6実施形態に係る振動子が有する振動片の下面を示す平面図(透視図)である。 本発明の第7実施形態に係る振動子が有する振動片の平面図であって、(a)が上面図、(b)が下面図(透視図)である。 本発明の振動片を備える発振器を示す断面図である。 本発明の振動片を備える電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。 本発明の振動片を備える電子機器を適用した携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図である。 本発明の振動片を備える電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。 本発明の振動片を備える電子機器を適用した移動体(自動車)の構成を示す斜視図である。
以下、本発明の振動片、振動子、発振器および電子機器を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
1.振動子
まず、本発明の振動片を備える振動子(本発明の振動子)について説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る振動子を示す平面図である。図2は、図1中のA−A線断面図である。図3は、図1に示す振動子が有する振動片の平面図であって、(a)が上面図、(b)が下面図(透視図)である。図4は、図3(a)中のB−B線断面図である。図5は、図2に示す振動片の製造方法を説明するための断面図である。なお、各図では、説明の便宜上、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸およびZ軸を図示している。また、以下の説明では、説明の便宜上、図1中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」と言う。また、説明の便宜上、Z軸方向から見たときの平面視を単に「平面視」とも言う。
図1および図2に示す振動子100は、振動片200と、振動片200を収容するパッケージ400とを有している。以下、振動片200およびパッケージ400について、順次詳細に説明する。
−パッケージ−
パッケージ400は、上面に開放する凹部411を有するキャビティ型のベース基板410と、凹部411の開口を覆うようにベース基板410に接合されたリッド(蓋体)420とを有し、その内部空間Sに振動片200を収納している。なお、内部空間Sは、気密的に封止されているのが好ましい。
ベース基板410は、絶縁性を有する材料で構成されている。このような材料としては、特に限定されず、例えば、酸化物系セラミックス、窒化物系セラミックス、炭化物系セラミックス等の各種セラミックスを用いることができる。一方、リッド420は、ベース基板410の構成材料と線膨張係数が近似する部材で構成するのが好ましい。このような材料としては、例えば、ベース基板410の構成材料を前述したようなセラミックスとした場合には、コバール等の合金を用いることができる。
凹部411の底面には、2つの接続電極431、432が形成されており、これら接続電極431、432は、それぞれ、図示しない貫通電極や層間配線を介して、ベース基板410の下面に形成された実装電極433、434と電気的に接続されている。
なお、ベース基板410は平板形状であっても良く、その場合リッド420は内部空間Sを構成するために凹状のキャップ形状であることが良い。
−振動片−
図3に示すように、振動片200は、振動基板210と、この振動基板210上に形成された駆動用の電極300とを有している。
振動基板210は、例えば、圧電基板として、水晶、特にZカット水晶板で構成されている。これにより、振動片200は、優れた振動特性を発揮することができる。なお、Zカット水晶板とは、水晶のZ軸(光軸)を厚さ方向とする水晶基板である。Z軸は、振動基板210の厚さ方向と一致しているのが好ましいが、常温近傍における周波数温度変化を小さくする観点からは、厚さ方向に対して若干(例えば、15°未満程度)傾けることになる。
振動基板210は、その平面視にて、基部220と、基部220から+Y軸方向へ突出し、かつ、X方向に並んで設けられた2つの振動腕230、240と、基部220から+Y軸方向へ突出するとともに、2つの振動腕230、240の間に位置する支持腕250と、を有している。
基部220は、XY平面に広がりを有し、Z軸方向に厚さを有する略板状をなしている。本実施形態の基部220は、腕230、240、250と反対側に、−Y軸方向に向かって幅が漸減する縮幅部221を有している。このような縮幅部221を有することにより、振動漏れを抑制することができる。
振動腕230、240は、X方向に並んで設けられており、それぞれ、基部220から+Y方向に延出(突出)している。また、振動腕230、240の先端には、ハンマーヘッド260、270が設けられている。このようなハンマーヘッド260、270を設けることによって、振動片200の小型化を図ることができたり、振動腕230、240の屈曲振動の周波数を低めたりすることができる。なお、ハンマーヘッド260、270は、必要に応じて設ければよく、省略してもよい。
また、振動腕230には、一方の主面231に開放する有底の溝235と、他方の主面232に開放する有底の溝236とが形成されている。同様に、振動腕240には、一方の主面241に開放する有底の溝245と、他方の主面242に開放する有底の溝246とが形成されている。これら溝235、236、245、246は、Y軸方向に延在して設けられており、互いに同じ形状をなしている。そのため、振動腕230、240は、略「H」状の横断面形状をなしている。このような溝235、236、245、246を形成することによって、屈曲振動によって発生する熱が拡散(熱伝導)し難くなり、屈曲振動周波数(機械的屈曲振動周波数)fが熱緩和周波数f0より大きな領域(f>f0)である断熱的領域では、熱弾性損失を抑制することができる。なお、溝235、236、245、246は、必要に応じて設ければよく、省略してもよい。
支持腕250は、基部220から+Y軸方向に延出しており、かつ、振動腕230、240の間に位置している。また、支持腕250は、長手形状をなしており、長手方向の全域に亘って幅(X方向の長さ)がほぼ一定となっている。ただし、支持腕250の形状(特に平面視形状)としては、特に限定されず、長手方向の途中に、幅が変化する部分を有していてもよい。
また、支持腕250には、厚さ方向(Z軸方向)に貫通する貫通孔(第1貫通孔)251が形成されている。この貫通孔251は、主に、振動片200をベース基板410(対象物)に固定するのに用いる接着剤を侵入させるための孔である。貫通孔251に接着剤を侵入させることによって、振動片200と接着剤との接触面積を大きくすることができるため、振動片200とベース基板との接合強度が向上する。
貫通孔251の断面形状(輪郭形状)は、略矩形である。なお、貫通孔251の横断面形状は、略矩形に限定されず、例えば、三角形、五角形等の多角形であってもよいし、円形、楕円形であってもよい。
また、貫通孔251のX軸方向長さやY軸方向長さは、特に限定されないが、溝235、236、245、246よりも、貫通孔251のX軸方向長さが長く、更に貫通孔251のY軸方向長さは貫通孔251のX軸長さよりも長い事が好ましい。貫通孔251のY軸方向長さが貫通孔251のX軸長さよりも長い事により、貫通孔251をウェットエッチングにより形成する際に、貫通孔251のY軸方向内周面に形成されるヒレによって貫通を阻害される事がなく、更に、溝235、236、245、246よりも、貫通孔251のX軸方向長さが長い事によって、一方の主面と他方の主面から同時に外形形状を形成する際のウェットエッチング工程により、確実に貫通させる事ができる。
以上、振動基板210について説明した。次に、この振動基板210上に形成された電極300について説明する。
図3および図4に示すように、電極300は、複数の第1駆動用電極310と、これら複数の第1駆動用電極310を接続する配線320、330、340、350と、複数の第2駆動用電極360と、これら複数の第2駆動用電極360を接続する配線370、380、390とを有している。
第1駆動用電極310は、振動腕230の各溝235、236の内面と、振動腕240の各側面243、244とに形成されている。溝235の第1駆動用電極310は、基部220の上面と側面とに跨って形成された配線320を介して側面244の第1駆動用電極310に接続され、溝236の第1駆動用電極310は、基部220の下面と側面とに跨って形成された配線330を介して側面244の第1駆動用電極310に接続されている。なお、配線320、330は、基部220の側面にて接続されている。また、側面244の第1駆動用電極310は、ハンマーヘッド270に形成された配線340を介して側面243の第1駆動用電極310に接続されている。さらに、側面243の第1駆動用電極310は、配線350によって、支持腕250の上面から貫通孔251まで引き出されている。配線350の先端部は、後述する導電性接着剤451を介して接続電極431との電気的接続を図る接続部(第1導電パッド)351を構成しており、接続部351は、貫通孔251の開口を囲むように枠状に形成されているとともに、貫通孔251の内周面にも形成されている。すなわち、接続部351は、貫通孔251を介して支持腕250の上面(他方の主面)に形成された配線350と電気的に接続されている。
ここで、配線350は、側面243からまず基部220の上面に移動し、そこから支持腕250の上面を通って貫通孔251まで伸びている(言い換えると、支持腕250の上面を通って基部220まで伸びている)。すなわち、配線350は、支持腕250の側面を通らないように貫通孔251まで伸びている。このように、支持腕250の側面を通らないように配線350を形成することにより、後述するように、導電性接着剤452を介した第1、第2駆動用電極310、360の短絡を効果的に防止することができる。
一方、第2駆動用電極360は、振動腕230の各側面233、234と、振動腕240の各溝245、246の内面とに形成されている。溝245の第2駆動用電極360は、基部220の上面に形成された配線370を介して側面233の第2駆動用電極360に接続され、溝246の第2駆動用電極360は、基部220の下面に形成された配線380を介して側面233の第2駆動用電極360に接続されている。また、側面233に形成された第2駆動用電極360は、ハンマーヘッド260に形成された配線390を介して側面234に形成された第2駆動用電極360に接続されている。
また、配線380は、基部220の下面にて2つに分岐しており、分岐した一方の部分380’が前述したように側面233の第2駆動用電極360に接続され、他方の部分380”が支持腕250の上面であって、貫通孔251よりも基端側まで伸びている。支持腕250の上面へ延びた部分380”の先端部は、他の部分と比較して幅が広くなっており、導電性接着剤452を介して接続電極432との電気的接続を図る接続部(導電パッド)381を構成している。接続部381を、支持腕250の貫通孔251よりも基端側に配置することにより、貫通孔251の周囲に形成された接続部351と配線380との過度な接近を抑制することができるため、導電性接着剤451、451を介したこれらの短絡を効果的に抑制することができる。
これら接続部361、281(第1、第2駆動用電極310、360)間に交番電圧を印加すると、振動腕230、240が互いに接近、離間を繰り返すように面内方向(XY平面方向)に所定の周波数で振動する。
電極300の構成材料としては、特に限定されず、例えば、金(Au)、金合金、白金(Pt)、アルミニウム(Al)、アルミニウム合金、銀(Ag)、銀合金、クロム(Cr)、クロム合金、銅(Cu)、モリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)、タングステン(W)、鉄(Fe)、チタン(Ti)、コバルト(Co)、亜鉛(Zn)、ジルコニウム(Zr)等の金属材料、酸化インジウムスズ(ITO)等の導電材料を用いることができる。
以上、振動片200について説明した。このような振動片200は、次のようにして製造することができる。なお、以下に説明する製造方法は、1つの例であって、他の製造方法によって振動片200を製造してもよい。
まず、図5(a)に示すように、振動基板210を用意する。振動基板210は、Zカット水晶基板をウェットエッチングによってパターニングすることにより製造することができる。
次に、図5(b)に示すように、例えば、蒸着やスパッタリング等によって、振動基板210の全面に金属膜300’を成膜した後、この金属膜300’上にフォトレジスト膜(ポジ型のフォトレジスト膜)を成膜し、露光・現像によってパターニングすることにより、電極300の形状に対応するレジストパターンを形成する。
次に、このレジストパターンを介して金属膜300’をウェットエッチングすることにより、金属膜300’のレジストパターンから露出している部分を除去した後、レジストパターンを除去する。以上によって、図5(c)に示すように、振動片200が得られる。
図2に示すように、振動片200は、支持腕250にて、導電性接着剤451、452を介してベース基板410に支持・固定されている。導電性接着剤451は、接続電極431と接続部351との両者に接触し、これらを電気的に接続するように設けられており、導電性接着剤452は、接続電極432と接続部381との両者に接触し、これらを電気的に接続するように設けられている。また、導電性接着剤451は、導電性接着剤452とそれに電気的に接続されている部分(例えば接続電極432や配線380等)とに非接触で設けられており、導電性接着剤452は、導電性接着剤451とそれに電気的に接続されている部分(例えば接続電極431や配線350等)とに非接触で設けられている。
このように、振動子100では、振動片200を2つの導電性接着剤451、452によってベース基板410に固定しているため、振動片200を安定した状態でベース基板410に固定することができる。特に、本実施形態では、導電性接着剤451、452が支持腕250の延在方向であるY方向に並んで配置されているため、振動片200をより安定した状態でベース基板410に固定することができる。なお、接続部351、381をY軸方向に並べて配置しているため、容易に、導電性接着剤451、452をY軸方向に並べて配置することができる。
また、図2に示すように、導電性接着剤451は、貫通孔251内に侵入し、接続部351のみならず、貫通孔251の内面(内面に形成された配線350)とも接着している。そのため、振動片200との接触面積をより大きく確保することができ、ベース基板410への接着強度を高め、振動片200をより安定した状態でベース基板410に固定することができる。また、導電性接着剤451と配線350との接触面積を大きく確保することができるため、これらの間の導通を確実に図ることができる。
また、導電性接着剤451が貫通孔251内に侵入することによって、導電性接着剤451のXY平面方向の面内方向への広がりが抑制される。そのため、導電性接着剤451と導電性接着剤452(例えば接続電極432や配線380等、導電性接着剤452に電気的に接続されている部分を含む)との短絡を効果的に防止することができ、信頼性に優れた振動子100となる。
また、本実施形態では、配線350を支持腕250の上面に形成し、支持腕250の下面および側面には形成していない。支持腕250の下面および側面は、導電性接着剤452と接触し易い領域であり、このような領域に配線350を形成しないことにより、導電性接着剤452と配線350との短絡(すなわち第1、第2駆動用電極310、360の短絡)をより確実に防止することができる。そのため、より信頼性に優れた振動子100となる。
<第2実施形態>
次に、本発明の振動子の第2実施形態について説明する。
図6は、本発明の第2実施形態に係る振動子の断面図である。図7は、図6に示す振動子が有する振動片の平面図であって、(a)が上面図、(b)が下面図(透視図)である。
以下、第2実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第2実施形態の振動子は、振動片の構成が異なること、具体的には、支持腕に形成された貫通孔の数およびそれに伴う電極の配置が異なること以外は、第1実施形態の振動子とほぼ同様である。なお、図6および図7では、前述した第1実施形態と同様の構成には同一符号を付してある。
図6および図7に示すように、振動片200Aでは、支持腕250に、支持腕を250の厚さ方向(Z軸方向)に貫通する2つの貫通孔251、252がY軸方向に並んで形成されている。また、貫通孔(第2貫通孔)252は、貫通孔251よりも支持腕250の基端側に位置している。また、貫通孔251、252は、互いに同様の形状、大きさとなっている。
また、配線380の分岐した部分380”は、支持腕250の下面を通って貫通孔252まで伸びている。また、部分380”の先端部に設けられた接続部(第2導電パッド)381は、貫通孔252の開口を囲むように枠状に形成されているとともに、貫通孔252の内周面にも形成されている。
このような振動片200Aが導電性接着剤451、452によってベース基板410に固定された状態では、導電性接着剤452は、導電性接着剤451と同様に、貫通孔252内に侵入している。そのため、導電性接着剤452と振動片200Aとの接触面積をより大きく確保することができ、振動片200Aをより安定した状態でベース基板410に固定することができる。また、導電性接着剤452が貫通孔252内に侵入することによって、導電性接着剤452のXY平面方向の面内方向への広がりが抑制されるため、導電性接着剤451、452の接触を効果的に防止することができ、信頼性に優れた振動子100となる。また、導電性接着剤452と接続部381の接触面積を大きく確保することができるため、これらの導通を確実にとることができる。
<第3実施形態>
次に、本発明の振動子の第3実施形態について説明する。
図8は、本発明の第3実施形態に係る振動子が有する振動片の平面図であって、(a)が上面図、(b)が下面図(透視図)である。図9は、図8(a)中のC−C線断面図である。図10は、図8に示す振動片の製造方法を説明するための断面図である。
以下、第3実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第3実施形態の振動子は、振動片の構成(支持腕の形状)が異なること以外は、前述した第2実施形態の振動子とほぼ同様である。なお、図8ないし図10では、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図8に示すように、振動片200Bでは、支持腕250の延在方向の途中であって、貫通孔251、252の間に、両側面に開放する略V字状の切り欠き(欠損部)253、254が形成されている。また、図9に示すように、切り欠き253、254は、XY平面に傾斜する一対の面、すなわち、上面253a、254aおよび下面253b、254bで構成される。なお、このような形状の切り欠き253、254は、例えば、ウェットエッチングによって切り欠き253、254を形成することにより、簡単かつ確実に得ることができる。
また、支持腕250の側面には2つの金属膜510、520が形成されている。これらのうち金属膜510は、切り欠き253、254よりも先端側に形成されており、金属膜520は、切り欠き253、254よりも基端側に形成されている。すなわち、金属膜510、520は、切り欠き253、254によって分割されている。また、金属膜510、520は、それぞれ、電極300とは電気的に接続されておらず、電気的に浮いた状態となっている。
このような構成の振動片200Bによれば、前述した第1実施形態と同様の効果を奏することができるとともに、電極300の形成が容易となる。以下、この理由を振動片200の製造方法とともに説明する。なお、図10は、図9と同じ断面(C−C線断面)を示す断面図である。
まず、図10(a)に示すように、振動基板210を用意する。振動基板210は、Zカット水晶基板をウェットエッチングによってパターニングすることにより製造することができる。
次に、図10(b)に示すように、例えば、蒸着やスパッタリング等によって、振動基板210の全面に金属膜300’を成膜した後、この金属膜300’上にフォトレジスト膜(ポジ型のフォトレジスト膜)を成膜し、フォトレジスト膜を露光・現像によってパターニングすることにより、電極300、金属膜510、520の形状に対応したレジストパターンを形成する。
ここで、露光の際には、振動基板210の上面、下面および側面にそれぞれ露光光を照射する必要がある。このうち、上面、下面の露光に関しては、上面側、下面側から露光光を照射することにより簡単に行うことができる。これに対して、側面の露光は、露光光を上面側または下面側から斜めに照射する必要があるが、側面は、場所によって向きが異なるため、向きが異なる側面ごとに斜め露光を複数回繰り返し行わなければならない。そのため、レジストパターンの形成に手間がかかる。
この点において、本実施形態の振動片200Bでは、支持腕250の側面に形成された金属膜300’を除去せずに金属膜510、520として残しておくため、支持腕250の側面への斜め露光を省略することができ、斜め露光の回数を減らすことができる。したがって、レジストパターンの形成工程の削減を図ることができ、電極300の形成が容易となる。
また、金属膜300’を金属膜510、520に分割するために、切り欠き253、254にも露光光を照射する必要があるが、切り欠き253、254の上面253a、254aは、傾斜しているため、当該部分への露光光の照射は、上面への露光光の照射とともに行うことができる。同様に、下面253b、254bは、傾斜しているため、当該部分への露光光の照射は、下面への露光光の照射とともに行うことができる。すなわち、露光の工程(回数)を増やすことなく、切り欠き253、254への露光光の照射を行うことができるため、レジストパターンの形成工程の削減を図ることができ、電極300の形成が容易となる。
次に、上述のようにして形成したレジストパターンを介してウェットエッチングすることにより、金属膜300’のレジストパターンから露出している部分を除去した後、レジストパターンを除去する。以上によって、図10(c)に示すように、振動片200Bが得られる。
このような振動片200Bが導電性接着剤451、452によってベース基板410に固定された状態では、導電性接着剤451が支持腕250の側面まで広がって金属膜510と接触する可能性があり、同様に、導電性接着剤452が支持腕250の側面まで広がって金属膜520と接触する可能性があるが、これら金属膜510、520は、共に、前述したように電気的に浮いている状態の膜であり、さらには互いに離間しているため、不本意な短絡等は発生せず、振動子100の信頼性に影響を与えることがない。
<第4実施形態>
次に、本発明の振動子の第4実施形態について説明する。
図11は、本発明の第4実施形態に係る振動子が有する振動片の平面図であって、(a)が上面図、(b)が下面図(透視図)である。図12は、図11に示す振動片の製造方法を説明するための断面図(図11(a)中のD−D線断面に相当する断面図)である。
以下、第4実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第4実施形態の振動子は、振動片の構成(支持腕の形状)が異なること以外は、第2実施形態の振動子とほぼ同様である。なお、図11および図12では、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図11に示すように、振動片200Cでは、支持腕250の延在方向の途中であって、貫通孔251、252の間に、両側面から突出する突出部255、256が形成されている。
また、支持腕250の側面には2つの金属膜530、540が形成されている。金属膜530は、支持腕250の先端側に形成され、金属膜540は、支持腕250の基端側に形成されている。そして、これら金属膜530、540は、突出部255、256によって分割されている。また、金属膜530、540は、それぞれ、電極300とは電気的に接続されておらず、電気的に浮いた状態となっている。
このような構成の振動片200Cによれば、前述した第3実施形態と同様に、製造時においてレジストパターンを形成するための斜め露光の回数が少なくなる。具体的には、前述した第3実施形態と同様に、支持腕250の側面に形成された金属膜300’を除去せずに金属膜530、540として残しておくため、支持腕250の側面への斜め露光を省略することができ、斜め露光の回数を減らすことができる。
また、金属膜300’を金属膜530、540に分割するために、突出部255、256に露光光を照射する必要があるが、図12に示すように、突出部255(256)の先端面255a(256a)は、基部220の先端側の側面227と同じ方向(+Y軸方向)を向いているため、この部分に露光光を照射する際に、先端面255a、256aにも露光光を照射することができる。このように、露光の工程(回数)を増やすことなく、突出部255、256への露光光の照射を行うことができるため、レジストパターンの形成工程の削減を図ることができ、電極300の形成が容易となる。
このような振動片200Cが導電性接着剤451、452によってベース基板410に固定された状態では、導電性接着剤451が支持腕250の側面まで広がって金属膜530と接触する可能性があり、同様に、導電性接着剤452が支持腕250の側面まで広がって金属膜540と接触する可能性があるが、これら金属膜530、540は、共に、前述したように電気的に浮いている状態の膜であるため、不本意な短絡等は発生せず、振動子100の信頼性に影響を与えることがない。
<第5実施形態>
次に、本発明の振動子の第5実施形態について説明する。
図13は、本発明の第5実施形態に係る振動子の断面図である。
以下、第5実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第5実施形態の振動子は、振動片の構成が異なること、具体的には、貫通孔の形状が異なること以外は、第2実施形態の振動子とほぼ同様である。なお、図13では、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図13に示す振動片200Dでは、貫通孔251Dは、途中に段差を有しており、下面側の横断面積が上面側の横断面積よりも大きくなるように形成されている。具体的には、貫通孔251Dは、振動基板210の下面に開放する有底の凹部251D’と、凹部251D’の底面の縁部を除く中央部と振動基板210の上面とを貫通する貫通孔251D”とを有している。
貫通孔251Dをこのような構成とすることにより、導電性接着剤451が侵入してくる側の横断面積を大きく確保することができ、導電性接着剤451のXY平面の面内方向への広がりをより効果的に抑制することができる。そのため、導電性接着剤451、452の接触等から生じる不本意な短絡を効果的に防止することができる。また、振動片200の上面側の横断面積を小さくしているため、振動片200の機械的強度の過度な低下を防止することができる。
以上、貫通孔251Dの構成について説明したが、貫通孔252Dの構成も同様である。
このような第5実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
<第6実施形態>
次に、本発明の振動子の第6実施形態について説明する。
図14は、本発明の第6実施形態に係る振動子が有する振動片の下面を示す平面図(透視図)である。
以下、第6実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第6実施形態の振動子は、振動片の構成が異なること、具体的には、支持腕の下面に溝が形成されていること以外は、第2実施形態の振動子とほぼ同様である。なお、図14では、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図14に示す振動片200Eでは、支持腕250の下面であって、貫通孔251、252の間には、2つの溝258、259が形成されている。溝258、259は、Y軸方向に離間して形成されており、また、それぞれ、X方向に延在し、両端が支持腕の側面に開放している。このような溝258、259は、導電性接着剤451、452の接触を防止する機能を有している。すなわち、導電性接着剤451が支持腕250の下面を伝って過度に濡れ広がってしまった場合でも、溝258内に侵入することによって、それ以上、導電性接着剤452側へ広がらず、同様に、導電性接着剤452が支持腕250の下面を伝って過度に濡れ広がってしまった場合でも、溝259内に侵入することによって、それ以上、導電性接着剤451側へ広がらないため、導電性接着剤451、452の接触を効果的に防止することができる。
このような第6実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
<第7実施形態>
次に、本発明の振動子の第7実施形態について説明する。
図15は、本発明の第7実施形態に係る振動子が有する振動片の平面図であって、(a)が上面図、(b)が下面図(透視図)である。
以下、第7実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第7実施形態の振動子は、振動片の構成が異なること、具体的には、支持腕の構成が異なること以外は、前述した第1実施形態の振動子とほぼ同様である。なお、図15および図16では、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図15に示すように、振動片200Fは、基部220の基端側から突出し、X軸方向両側に分岐する2つの支持腕250’、250”を有している。支持腕250’、250”は、それぞれ、X軸方向に延在する基端部と、Y軸方向に延在する先端部とを有している。また、支持腕250’、250”の先端部には、Z軸方向に貫通する貫通孔251’、251”が形成されている。
また、各第1駆動用電極310は、配線350’によって支持腕250’の下面を通って貫通孔251’まで引き出されており、その先端部には接続部351’が形成されている。接続部351’は、貫通孔251’の開口を囲むように形成されており、さらに、貫通孔251’の内周面にも形成されている。
一方、各第2駆動用電極360は、配線380’によって支持腕250”の下面を通って貫通孔251”まで引き出されており、その先端部には接続部381’が形成されている。接続部381’は、貫通孔251”の開口を囲むように形成されており、さらに、貫通孔251’の内周面にも形成されている。
このような振動片200Fが導電性接着剤451、452によってベース基板410に固定された状態では、導電性接着剤451、452が貫通孔251’、251”内に侵入している。そのため、導電性接着剤451、452と振動片200Fとの接触面積をより大きく確保することができ、振動片200Fをより安定した状態でベース基板410に固定することができる。
このような第7実施形態によっても、前述した第1実施形態と同様の効果を奏することができる。
2.発振器
次に、本発明の振動片を適用した発振器(本発明の発振器)について説明する。
図16に示す発振器900は、振動片200と、振動片200を収納するパッケージ400Aと、振動片200を駆動するためのICチップ(チップ部品)600とを有している。
パッケージ400Aは、ベース基板410Aと、ベース基板410Aに接合されたリッド420Aとを有している。
ベース基板410Aは、上面に開放する第1凹部411Aと、下面に開放する第2凹部412Aとを有している。
第1凹部411Aの開口は、リッド420Aによって塞がれており、その内側に、振動片200が収納されている。また、第1凹部411A内には、2つの接続電極431、432が形成されている。第1凹部411A内の振動片200は、支持腕250において、一対の導電性接着剤451、452を介してベース基板410Aに支持、固定されている。また、一方の導電性接着剤451は、接続電極431と接続部351とを電気的に接続するように設けられており、他方の導電性接着剤452は、接続電極432と接続部381とを電気的に接続するように設けられている。
一方、第2凹部412A内にはICチップ600が収容されており、このICチップ600は、接着剤を介してベース基板410Aに固定されている。また、第2凹部412A内には、少なくとも2つのIC接続電極435、436が形成されている。IC接続電極435は、ボンディングワイヤーによってICチップ600と電気的に接続されているとともに、図示しない貫通電極や層間配線を介して接続電極431と電気的に接続されている。同様に、IC接続電極436、ボンディングワイヤーによってICチップ600と電気的に接続されているとともに、図示しない貫通通電極や層間配線を介して接続電極432と電気的に接続されている。また、第2凹部412A内には樹脂材料700が充填されており、この樹脂材料700によって、ICチップ600が封止されている。
ICチップ600は、振動片200の駆動を制御するための駆動回路(発振回路)を有しており、このICチップ600によって振動片200を駆動すると、所定の周波数の信号を取り出すことができる。
4.電子機器
次いで、本発明の振動片を適用した電子機器(本発明の電子機器)について、図17〜図20に基づき、詳細に説明する。
図17は、本発明の振動片を備える電子機器を適用したモバイル型(またはノート型)のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。この図において、パーソナルコンピューター1100は、キーボード1102を備えた本体部1104と、表示部2000を備えた表示ユニット1106とにより構成され、表示ユニット1106は、本体部1104に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター1100には、発振器900(振動片200)が内蔵されている。
図18は、本発明の振動片を備える電子機器を適用した携帯電話機(PHSも含む)の構成を示す斜視図である。この図において、携帯電話機1200は、複数の操作ボタン1202、受話口1204および送話口1206を備え、操作ボタン1202と受話口1204との間には、表示部2000が配置されている。このような携帯電話機1200には、発振器900(振動片200)が内蔵されている。
図19は、本発明の振動片を備える電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ1300は、被写体の光像をCCD(Charge Coupled Device)などの撮像素子により光電変換して撮像信号(画像信号)を生成する。
ディジタルスチルカメラ1300におけるケース(ボディー)1302の背面には、表示部が設けられ、CCDによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース1302の正面側(図中裏面側)には、光学レンズ(撮像光学系)やCCDなどを含む受光ユニット1304が設けられている。
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッタボタン1306を押下すると、その時点におけるCCDの撮像信号が、メモリー1308に転送・格納される。また、このディジタルスチルカメラ1300においては、ケース1302の側面に、ビデオ信号出力端子1312と、データ通信用の入出力端子1314とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子1312にはテレビモニター1430が、デ−タ通信用の入出力端子1314にはパーソナルコンピューター1440が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー1308に格納された撮像信号が、テレビモニター1430や、パーソナルコンピューター1440に出力される構成になっている。このようなディジタルスチルカメラ1300には、発振器900(振動片200)が内蔵されている。
図20は、本発明の振動片を備える電子機器を適用した移動体(自動車)の構成を示す斜視図である。この図において、移動体1500は、車体1501と、4つの車輪1502とを有しており、車体1501に設けられた図示しない動力源(エンジン)によって車輪1502を回転させるように構成されている。このような移動体1500には、発振器900(振動片200)が内蔵されている。
なお、本発明の振動片を備える電子機器は、図17のパーソナルコンピューター(モバイル型パーソナルコンピューター)、図18の携帯電話機、図19のディジタルスチルカメラ、図20の移動体の他にも、例えば、インクジェット式吐出装置(例えばインクジェットプリンター)、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、POS端末、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシュミレーター等に適用することができる。
以上、本発明の振動片、振動子、発振器および電子機器について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
また、前述した実施形態の縮幅部の輪郭には、突出部や窪み(切り欠き)が形成されていてもよい。
100…振動子 200、200A、200B、200C、200D、200E、200F…振動片 210…振動基板 220…基部 221…縮幅部 227…側面 230…振動腕 231、232…主面 233、234…側面 235、236…溝 240…振動腕 241、242…主面 243、244…側面 245、246…溝 250、250’、250”…支持腕 251、251’、251”、251D、251D”…貫通孔 251D’…凹部 252、252D…貫通孔 253、254…切り欠き 253a、254a…上面 253b、254b…下面 255、256…突出部 255a、256a…先端面 258、259…溝 260、270…ハンマーヘッド 300…電極 300’…金属膜 310…第1駆動用電極 320、330、340、350、350’…配線 351、351’…接続部 360…第2駆動用電極 370、380、390…配線 380’、380”…部分 381…接続部 400、400A…パッケージ 410、410A…ベース基板 411…凹部 411A…第1凹部 412A…第2凹部 420、420A…リッド 431、432…接続電極 433、434…実装電極 435、436…IC接続電極 451、452…導電性接着剤 510、520、530、540…金属膜 600…ICチップ 700…樹脂材料 900…発振器 1102……キーボード 1104……本体部 1106……表示ユニット 1200……携帯電話機 1202……操作ボタン 1204……受話口 1206……送話口 1300……ディジタルスチルカメラ 1302……ケース 1304……受光ユニット 1306……シャッタボタン 1308……メモリー 1312……ビデオ信号出力端子 1314……入出力端子 1430……テレビモニター 1440……パーソナルコンピューター 1500……移動体 1501……車体 1502……車輪 2000……表示部

Claims (14)

  1. 基部と、
    前記基部から突出する少なくとも一対の振動腕と、
    前記基部から突出する支持腕と、
    一対の前記振動腕が並ぶ方向と交差する方向に前記支持腕を貫通する第1貫通孔と、
    前記支持腕の一方の主面に配置されている第1導電パッドと、
    前記第1導電パッドに電気的に接続し、前記第1貫通孔、前記支持腕の他方の主面、および前記基部に配置されている配線と、を有し、
    前記支持腕の前記一方の主面側から前記第1貫通孔内に配置され、前記他方の主面側の先端部が、前記他方の主面よりも前記一方の主面側にある第1接着剤を介して対象物に接続されることを特徴とする振動片。
  2. 平面視で、前記第1貫通孔の前記一方の主面側の開口の面積が、前記他方の主面側の開口の面積よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の振動片。
  3. 前記第1貫通孔は、前記一方の主面側から前記他方の主面側までの間に段差を有していることを特徴とする請求項1または2に記載の振動片。
  4. 前記第1導電パッドは、前記第1貫通孔の内周面の少なくとも一部に配置されており、
    前記第1導電パッドと前記対象物とが前記第1接着剤を介して接続されることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の振動片。
  5. 前記支持腕の前記一方の主面であって、前記第1導電パッドよりも前記支持腕の基端側に配置され、前記第1導電パッドと電気的に接続していない第2導電パッドを有し、
    前記第2導電パッドと前記対象物とが第2接着剤を介して接続されることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の振動片。
  6. 一対の前記振動腕が並ぶ方向と交差する方向に前記支持腕を貫通し、前記第1貫通孔よりも基端側に位置している第2貫通孔を有し、
    前記第2接着剤は、前記支持腕の前記一方の主面側から前記第2貫通孔内に配置され、前記他方の主面側の先端部が、前記他方の主面よりも前記一方の主面側にあることを特徴とする請求項5に記載の振動片。
  7. 平面視で、前記第2貫通孔の前記一方の主面側の開口の面積が、前記他方の主面側の開口の面積よりも大きいことを特徴とする請求項6に記載の振動片。
  8. 前記第2貫通孔は、前記一方の主面側から前記他方の主面側までの間に段差を有していることを特徴とする請求項6または7に記載の振動片。
  9. 前記第2導電パッドは、前記第2貫通孔の内周面の少なくとも一部に配置されていることを特徴とする請求項6ないし8のいずれか一項に記載の振動片。
  10. 前記支持腕は、一対の前記振動腕の間に位置していることを特徴とする請求項1ないしのいずれか一項に記載の振動片。
  11. 前記支持腕を一対有し、一対の前記支持腕は、一対の前記振動腕が並ぶ方向に一対の前記振動腕を挟んで位置していることを特徴とする請求項1ないしのいずれか一項に記載の振動片。
  12. 請求項1ないし11のいずれか一項に記載の振動片と、
    前記振動片を収納しているパッケージと、を備えることを特徴とする振動子。
  13. 請求項1ないし11のいずれか一項に記載の振動片と、
    前記振動片と電気的に接続されている発振回路と、を備えることを特徴とする発振器。
  14. 請求項1ないし11のいずれか一項に記載の振動片を備えることを特徴とする電子機器。
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