KR100712758B1

KR100712758B1 - 압전 진동편 및 압전 디바이스

Info

Publication number: KR100712758B1
Application number: KR1020050088722A
Authority: KR
Inventors: 히데오 다나야
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2005-09-23
Publication date: 2007-04-30
Also published as: US7368861B2; KR20060051580A; EP1641118A1; DE602005020725D1; EP1641118B1; US20060066185A1

Abstract

소형화할 뿐만 아니라, 안정된 굴곡 진동을 실현하고, CI값을 낮게 억제할 수 있는 압전 진동편과, 이러한 압전 진동편을 이용한 압전 디바이스를 제공하기 위해서, 압전 재료에 의해 형성된 베이스(51)과, 상기 베이스와 일체로 형성되고, 서로 평행하게 연장되는 복수의 진동암(35, 36)과, 상기 각 진동암의 길이 방향에 따라 형성된 긴 홈(33, 34)과, 상기 긴 홈에 형성된 구동용 전극을 구비하고 있고, 상기 각 진동암의 폭 치수가 상기 베이스쪽으로부터 선단쪽을 향해 점차 폭이 축소되는 동시에, 상기 선단쪽에는 상기 폭 치수가 증가로 전환되는 폭 변화의 변경점 P가 있고, 상기 변경점 P를 상기 긴 홈의 선단부보다 더 암 선단쪽에 위치시키도록 했다.

Description

압전 진동편 및 압전 디바이스{PIEZOELECTRIC RESONATOR ELEMENT AND PIEZOELECTRIC DEVICE}

도 1은 본 발명의 압전 디바이스의 실시예를 나타내는 개략 평면도,

도 2는 도 1의 B-B선 개략 단면도,

도 3은 도 1의 압전 디바이스에 사용되는 압전 진동편의 개략 평면도,

도 4는 도 3의 C-C선 절단 단면도,

도 5는 도 3의 압전 진동편의 진동암의 잘록한 위치와 CI값의 관계를 나타내는 그래프,

도 6은 도 3의 압전 진동편의 진동암의 잘록한 위치와 CI값비의 관계를 나타내는 그래프,

도 7은 도 3의 압전 진동편의 진동암의 암 폭의 폭 축소율과 CI값비의 관계를 나타내는 그래프,

도 8은 도 3의 압전 진동편의 제 1 폭 축소부의 폭 치수와 CI값의 관계를 나타내는 그래프,

도 9는 도 1의 압전 진동편을 채용한 발진 회로 예를 나타내는 회로도,

도 10은 도 1의 압전 디바이스의 제조 방법의 일 예를 나타내는 흐름도,

도 11은 수정 Ｚ판의 좌표축을 나타낸 도면,

도 12는 종래의 압전 진동편의 개략 평면도,

도 13은 도 12의 Ａ-A선 절단 단면도,

도 14는 도 12의 압전 진동편의 드라이브 레벨 특성을 나타내는 그래프,

도 15는 도 12의 압전 진동편에서의 CI값비의 격차를 나타내는 그래프.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

30 : 압전 디바이스 32 : 압전 진동편

33, 34 : 긴 홈 35, 36 : 진동암

TL : 제 1 폭 축소부 CL : 제 2 폭 축소부

본 발명은 압전 진동편과, 패키지나 케이스 내에 압전 진동편을 수용한 압전 디바이스의 개량에 관한 것이다.

HDD(Hard Disk Drive), 모바일 컴퓨터, 혹은 IC 카드 등의 소형 정보 기기나, 휴대 전화, 자동차 전화, 또는 페이징 시스템 등의 이동 통신 기기나 압전 자이로 센서 등에 있어서, 압전 진동자나 압전 발진기 등의 압전 디바이스가 널리 사용되고 있다.

도 12는 압전 디바이스에 종래부터 이용되고 있는 압전 진동편의 일 예를 나 타내는 개략 평면도이며, 도 13은 도 12의 Ａ-A선 절단 단면도이다.

도면에 있어서, 압전 진동편(1)은, 수정 등의 압전 재료를 에칭함으로써, 도시와 같은 음차형 압전 진동편으로서의 외형을 형성하는 것에 의해, 패키지(도시하지 않음) 등에 설치할 수 있는 직사각형의 베이스(2)와, 베이스(2)로부터 도면에서 오른쪽으로 연장된 한쌍의 진동암(3, 4)을 구비하고 있고, 이들 진동암의 주면(표리면)에 긴 홈(3a, 4a)을 형성하는 동시에, 필요한 구동용 전극을 형성한 것이다(특허 문헌 1 참조).

이러한 압전 진동편(1)에서는, 구동용 전극을 거쳐서 구동 전압이 인가되면, 각 진동암(3, 4)의 선단부를 근접·이간하도록 하여 굴곡 진동함으로써, 소정의 주파수의 신호가 추출되게 되어 있다.

그런데, 이러한 압전 진동편(1)은, 이것을 이용한 압전 디바이스가 설치되는 상기 각종 제품의 소형화에 따라, 소형으로 형성되는 것이 요구되고 있다. 이 때문에, 압전 진동편(1)도 가능한 한 소형으로 형성해야만 되고, 특히 그 전체 길이 AL1을 작게 하는 것이 요구된다. 그리고, 제품의 소형화는 부단히 진전되고 있기 때문에, 압전 진동편(1)에서는 보다 소형으로 형성해 갈 수 있는 구조가 요구되고 있다.

여기에서, 도시와 같은 음차형 압전 진동편인 압전 진동편(1)의 주파수 f는, 진동암(3, 4)의 길이를 l, 암 폭을 W라고 했을 때, W/(l×l)에 비례한다. 이 것은, 한 방향으로 긴 압전 진동편(1)을 소형화하려고, 도 12에서의 전체 길이 AL1의 크기를 작게 하려고 할 경우, 진동암의 길이 l을 짧게 하면, 주파수가 높아지는 것 을 의미한다. 또한, 진동암의 폭 W가 작아지면 주파수는 낮아진다. 이 때문에, 종래의 주파수를 유지하고, 소형화를 도모하기 위해서는 진동암의 길이를 어느 정도 짧게 하면서 암 폭 W를 작게 해야만 한다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2002-261575호

그런데, 압전 진동편(1)을 소형화할 뿐만 아니라, 지금까지의 주파수인 예컨대 32㎑(32.768㎑)를 유지하기 위해서, 진동암(3, 4)의 길이 l을 짧게 하고, 암 폭 W를 작게 하는 것이 요구되지만, 소형의 압전 진동편(1)을 가공할 뿐만 아니라 그 특성을 유지하면서, 특히 암 폭 W를 작게 가공하려고 하면, 이하와 같은 문제가 있다.

구체적으로는, 진동암(3, 4)에는, 도 13에 나타내는 바와 같은 긴 홈(3a, 4a)을 가공 할 필요가 있다. 도 13의 ｔ의 치수는, 예를 들면 수정 웨이퍼 등의 가공 재료의 조건에 구속되므로 바꾸기 어렵기 때문에, 지금까지의 것이 예를 들면 100㎛일 경우에는, 소형화할 경우에도 100㎛이다.

이에 대하여, 암 폭 W는 지금까지의 것이 100㎛였던 것을 소형화에 의해 50㎛정도로 할 경우를 생각한다. 암 폭이 100㎛일 때에, 홈 폭 C1이 70㎛정도, 측벽 두께 S1, S1이 각각 15㎛ 정도씩인 것이, 암 폭 W을 50㎛ 정도로 하면, 홈 폭 C1이 40㎛정도, 측벽 두께 S1, S1은 각각 5㎛정도씩으로 해야만 한다.

이러한 압전 진동편을 만든 경우에는, 진동암(3, 4)의 강성은 크게 저하되 고, 구동 전압의 인가에 의한 상술의 굴곡 진동시에는, 도 13에서의 Ｚ 방향의 진폭이 더해지고, 진동암(3, 4)의 Ｘ 방향에 따른 굴곡 진동이 화살표 SF, SF로 과장해서 나타내는 바와 같은 굴곡 진동이 되어버린다.

도 14는 종래 구조인 채로 압전 진동편을 소형화했을 경우의 드라이브 특성을 나타내는 그래프이며, 도면의 가로축을 따라 구동 전압의 레벨을 점차 증대시키면, 세로축의 주파수 변화가 마이너스 방향에 생긴다. 이 것은, 도 13의 Ｚ 방향 진동의 성분이 많아지고, 에너지 손실이 많은 진동이 되어버리는 것을 나타내고 있어, CI(crystal impedance)값의 증대의 원인이 된다.

또, CI값을 억제하기 위한 효과적인 대책으로서는, 도 12에서 설명한 긴 홈(3a, 4a)을 길게 하여, 구동용 전극을 형성하는 면적을 늘리는 방법이 있다. 그러나, 압전 진동편에는 복수의 진동 모드가 있고, 보통 사용되는 기본파는 예를 들면 32.768㎑로, 이에 대하여 압전 진동편(1)의 2차의 고조파는 250㎑ 부근에 있다. 긴 홈(3a, 4a)을 길게 하여, 기본파의 CI값을 낮게 할 수 있다. 그러나, 2차의 고조파의 CI값도 낮아지는 것에 의해, 종래 구조대로라면 도 15에 나타내는 바와 같이 많은 제품에서 고조파의 CI값/기본파의 CI값인 CI값비가 1보다도 작아져, 기본파가 아니라 2차의 고조파에서 발진하기 쉬워지는 문제점이 있다.

본 발명은, 이상의 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 음차형 진동편을 소형화할 뿐만 아니라, 진동암의 불필요한 방향으로의 움직임을 억제함으로써, CI값을 억제하고, 또한 진동 특성을 악화시키지 않는 압전 진동편과, 이러한 압전 진동편을 이용한 압전 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적은, 제 1 발명에 있어서는, 압전 재료에 의해 형성된 베이스와, 상기 베이스와 일체로 형성되고, 서로 평행하게 연장되는 복수의 진동암과, 상기 각 진동암의 길이 방향에 따라 형성된 긴 홈과, 상기 긴 홈에 형성한 구동용 전극을 구비하고 있고, 상기 각 진동암의 폭 치수가 상기 베이스쪽으로부터 선단쪽을 향해 점차 폭이 축소되는 동시에, 상기 선단쪽에는 상기 폭 치수가 증가로 전환되는 폭 변화의 변경점 P가 있고, 상기 변경점 P를, 상기 긴 홈의 선단부보다 더 암 선단쪽에 위치시키도록 한 압전 진동편에 의해 달성된다.

제 1 발명의 구성에 의하면, 진동암에 형성한 상기 긴 홈에 구동용 전극(여진 전극)을 형성했을 경우에, 그 암 폭에 관해서, 상기 베이스쪽으로부터 선단쪽을 향해 점차 폭이 축소되는 동시에, 상기 선단쪽에는 상기 폭 치수가 증가로 전환되는 폭 변화의 변경점 P를 마련하는 것에 의해, CI값을 억제하면서, 2차의 고조파에서의 발진을 방지할 수 있다. 이 경우, 진동암의 길이나, 암 폭, 등이 같지 않다는 것을 전제로 하면, 압전 진동편에 따라서, 또한, 상기 변경점 P를 상기 긴 홈의 선단부보다 더 진동암 선단쪽에 위치시키도록 함으로써, CI값을 억제하고, 또한 진동 특성을 악화시키지 않는 압전 진동편을 제공 할 수 있다.

제 2 발명은, 제 1 발명의 구성에 있어서, 상기 각 진동암의 폭 치수가 상기 진동암의 상기 베이스에 관한 부들기 부분에서 선단쪽을 향해서 급격히 폭이 축소되는 제 1 폭 축소부와, 이 제 1 폭 축소부의 종단으로부터 더욱 선단쪽을 향해 점차 폭이 축소되는 제 2 폭 축소부를 갖는 것을 특징으로 한다.

제 2 발명의 구성에 의하면, 제 1 폭 축소부의 종단으로부터 더욱 선단쪽을 향해 상기 진동암의 암 폭이 점차 폭 축소되도록 한 상기 제 2 폭 축소부를 마련하는 동시에, 상기 선단쪽에는 상기 폭 치수가 증가로 전환되는 폭 변화의 변경점 P를 마련하는 것에 의해, CI값을 억제하면서, 2차의 고조파에서의 발진을 방지할 수 있다.

더구나, 상기 진동암의 상기 베이스에 관한 부들기 부분에서, 선단쪽을 향해서 급격히 폭이 축소되는 제 1 폭 축소부를 갖고 있으므로, 진동암이 굴곡 진동할 때에 가장 큰 응력이 작용하여, 왜곡이 커지는 부들기 부분의 강성을 향상시킬 수 있다. 이로써, 진동암의 굴곡 진동이 안정되고, 불필요한 방향으로의 진동 성분이 억제되므로, 한층 CI값을 저감시킬 수 있다. 즉, 압전 진동편을 소형화할 뿐만 아니라, 안정된 굴곡 진동을 실현하여, CI값을 낮게 억제할 수 있다.

제 3 발명은, 제 1 또는 제 2 발명의 구성에 있어서, 상기 베이스에는 그 압전 재료를 폭 방향으로 폭을 축소해서 형성한 절결부를 갖고 있고, 해당 절결부가 상기 각 진동암의 부들기로부터 상기 암 폭의 치수의 1.2배 이상의 거리를 떨어져 상기 베이스에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

제 3 발명의 구성에 의하면, 음차형 진동편의 진동암이 굴곡 진동할 때에, 그 진동 누설이 전해지는 범위에 대해서, 진동암의 암 폭 치수와 상관이 있는 점을 감안하여, 본 발명자 등은 종래의 압전 진동편의 절결부가 적절한 위치에 마련되어 있지 않다는 생각을 가졌다. 그래서, 상기 절결부가 마련되는 위치에 대해서 상기 진동암의 부들기로부터 상기 진동암의 암 폭 치수를 초과하는 위치로 한 것이다. 이에 의해, 절결부는 진동암으로부터의 진동 누설이 베이스측에 전파되는 것을 보다 확실하게 억제 할 수 있는 구조로 할 수 있다. 이로써, 진동암쪽으로부터 베이스쪽으로의 진동의 누설 포함을 적절히 방지하고, 드라이브 레벨 특성이 양호한 압전 진동편을 제공 할 수 있다.

특히, 상기 절결부의 위치가 상기 부들기 부분으로부터 상기 암 폭 치수×1.2 이상 떨어진 위치에 형성함으로써, 드라이브 레벨 특성을 정상인 압전 진동편의 레벨에 적합하게 할 수 있는 것이 확인되어 있다.

제 4 발명은, 제 1 내지 제 3 중 어느 하나의 발명의 구성에 의하면, 상기 각 진동암의 측면에 플러스 X축(기계축) 방향으로 돌출하는 이형부가 최소로 되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

제 4 발명의 구성에 의하면, 압전 진동편의 외형 형성을 웨트 에칭에 의해 실행할 경우에, 에칭 이방성에 의해 생성되는 상기 이형부를 최소로 되도록 형성했기 때문에, 진동암의 굴곡 진동을 안정되게 할 수 있다.

제 5 발명은, 제 1 내지 제 4 중 어느 하나의 발명의 구성에 의하면, 상기 진동암의 폭 축소율로서의 최대폭/최소폭=M의 값이, 상기 진동암의 암 길이에 관한 상기 긴 홈의 길이의 비율=N과의 관계에서 결정되어 있는 것을 특징으로 한다.

제 5 발명의 구성에 의하면, 상기 진동암의 폭 축소율로서의 최대폭/최소폭=M의 값이, 상기 진동암의 암 길이에 관한 상기 긴 홈의 길이의 비율=N과의 관계에서 결정된 구조를 가지는 것에 의해, 전체를 소형화할 뿐만 아니라, CI값을 억제하고, 또한 진동 특성을 악화시키지 않는 압전 진동편을 제공 할 수 있다.

제 6 발명은, 제 1 내지 제 5 중 어느 하나의 발명의 구성에 의하면, 상기 N을 61 퍼센트 정도로 했을 경우에, 상기 M을 1.06 이상으로 한 것을 특징으로 한다.

제 6 발명의 구성에 의하면, 상기 N을 예를 들면 61 퍼센트로 했을 경우에, 상기 M을 1.06 이상으로 함에 의하여, 기본파의 CI값을 충분히 억제하고, 동시에 2차의 고조파에서 발진하기 어려운 압전 진동편을 얻을 수 있다.

제 7 발명은, 제 2 내지 제 6 중 어느 하나의 발명의 구성에 의하면, 상기 제 1 폭 축소부의 폭이 11㎛ 이상인 것을 특징으로 한다.

제 7 발명의 구성에 의하면, 제 1 폭 축소부의 폭을 11㎛ 이상으로 함으로써, CI값의 현저한 감소를 도모할 수 있다.

또, 상기 목적은, 제 8 발명에 있어서는, 패키지 또는 케이스 내에 압전 진동편을 수용한 압전 디바이스이며, 상기 압전 진동편이, 압전 재료에 의해 형성된 베이스와, 상기 베이스와 일체로 형성되고, 서로 평행하게 연장되는 복수의 진동암과, 상기 각 진동암의 길이 방향을 따라 형성된 긴 홈과, 상기 긴 홈에 형성한 구동용 전극을 구비하고 있고, 상기 각 진동암의 폭 치수가 상기 베이스쪽으로부터 선단쪽을 향해 점차 폭이 축소되는 동시에, 상기 선단쪽에는 상기 폭 치수가 증가로 전환되는 폭 변화의 변경점 P가 있고, 상기 변경점 P를 상기 긴 홈의 선단부에서도 더욱 암 선단쪽에 위치시키도록 한 압전 디바이스에 의해, 달성된다.

제 8 발명의 구성에 의하면, 제 1 발명과 같은 원리에 의해, 소형화할 뿐만 아니라, 안정된 굴곡 진동을 실현하고, CI값을 낮게 억제할 수 있는 압전 디바이스 를 제공 할 수 있다.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 압전 디바이스의 실시예를 도시하고 있고, 도 1은 그 개략 평면도, 도 2는 도 1의 B-B선 개략 단면도, 도 3은 도 1의 압전 디바이스에 사용되고 있는 압전 진동편의 실시예를 나타내는 개략 평면도, 도 4는 도 3의 C-C선 절단 단면도다.

패키지(57)는, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 예컨대, 직사각형의 상자형으로 형성되어 있다. 구체적으로는, 패키지(57)는, 제 1 기판(54)과, 제 2 기판(55)과, 제 3 기판(56)을 적층해서 형성되어 있고, 예컨대, 절연 재료로서 산화 알루미늄 재질의 세라믹 그린 시트를 성형해서 도시의 형상으로 한 후에, 소결해서 형성되어 있다.

패키지(57)의 바닥부에는 제조 공정에서 가스를 배출하기 위한 관통공(27)을 갖고 있다. 관통공(27)은, 제 1 기판(54)에 형성된 제 1 구멍(25)과, 제 2 기판(55)에 형성되고 상기 제 1 구멍(25)보다도 작은 외경을 가지며 제 1 구멍(25)과 연통되는 제 2 구멍(26)으로 형성되어 있다.

그리고, 관통공(27)에는 밀봉재(28)가 충전되는 것에 의해, 패키지(57) 내가 기밀 상태로 되도록 구멍이 밀봉되어 있다.

패키지(57)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제 2 기판(56)의 내측의 재료를 제거함으로써, 내부 공간(S)의 스페이스를 형성하고 있다. 이 내부 공간(S)이 압전 진동편(32)을 수용하기 위한 수용 공간이다. 그리고, 제 2 기판(55)에 형성한 전극부(31, 31) 위에, 도전성 접착제(43, 43)를 이용하여, 압전 진동편(32)의 베이스에 마련된 인출 전극(37a, 38a)의 부분을 탑재 배치하여 접합하고 있다. 또, 전극부(31, 31)는 패키지 이면의 실장 단자(41, 42)와 도전 쓰루홀 등으로 접속되어 있다. 패키지(57)는, 진공 챔버 등을 이용하여, 진공 상태에서 압전 진동편(32)을 수용한 후에, 투명한 유리제의 덮개(40)가 밀봉재(28)를 이용하여 접합되는 것에 의해, 진공 상태로 기밀하게 밀봉되어 있다. 이로써, 덮개(40)를 밀봉한 후에, 외부로부터 레이저 광(LB)을 조사해서 압전 진동편(32)의 전극 등을 트리밍하여, 주파수를 조정할 수 있게 되어 있다.

또, 덮개(40)는 코발트 등의 금속판을 이용할 수도 있고, 이 경우에는 외부로부터 레이저 광(LB)을 조사해서 압전 진동편(32)의 주파수 조정을 실행할 수는 없다.

압전 진동편(32)은 예를 들면 수정으로 형성되어 있고, 수정 이외에도 탄탈산 리튬, 니오브산 리튬 등의 압전 재료를 이용 할 수 있다. 이 압전 진동편(32)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 패키지(57)측과 고정되는 베이스(51)와, 이 베이스(51)를 기단으로 하여, 도면에서 위로 향해 두 갈래로 갈라져 평행하게 연장되는 한쌍의 진동암(35, 36)을 구비하고 있다.

각 진동암(35, 36)의 주면의 표리에는, 바람직하게는, 각각 길이 방향으로 연장되는 긴 홈(33, 34)을 각각 형성하고, 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 이 긴 홈 내에 구동용 전극인 여진 전극(37, 38)이 마련되어 있다. 이러한 압전 진동편(32)의 음차 형상의 외형과, 각 진동암에 마련하는 긴 홈은, 각각 예컨대 수정 웨이퍼 등의 재료를 불산 용액 등으로 웨트 에칭하거나, 드라이 에칭함으로써 정밀 하게 형성할 수 있다.

여진 전극(37, 38)은, 긴 홈(33, 34) 내와, 각 진동암의 측면에 형성되고, 각 진동암에 대해서 긴 홈 내의 전극과, 측면에 마련한 전극이 대칭이 되도록 되어 있다. 그리고, 각 여진 전극(37, 38)은, 도 1에서 설명한 인출 전극(37a, 38a)에 각각 라우팅되어 있다. 이로써, 압전 디바이스(30)를 실장 기판 등에 실장했을 경우에, 외부로부터의 구동 전압이 각 실장 단자(41, 42)로부터 전극부(31, 31)을 통해 압전 진동편(32)의 각 인출 전극(37a, 38a)에 전해져, 각 여진 전극(37, 38)에 전해지게 되어 있다.

그리고, 긴 홈(33, 34) 내의 여진 전극에 구동 전압이 인가되는 것에 의해, 구동 시에 각 진동암의 긴 홈이 형성된 영역의 내부의 전계 효율을 높일 수 있게 되어 있다.

즉, 도 4에 나타내는 바와 같이, 각 여진 전극(37, 38)은 크로스 배선에 의해 교류 전원에 접속되어 있으며, 전원으로부터 구동 전압으로서의 교번 전압이, 각 진동암(35, 36)에 인가되도록 되어 있다.

이로써, 진동암(35, 36)은 서로 역상 진동으로 되는 것 같이 여진되어, 기본 모드, 즉, 기본파에서 각 진동암(35, 36)의 선단쪽을 서로 접근·이간시키는 것 같이 굴곡 진동되게 되어 있다.

여기에서, 예컨대, 압전 진동편(32)의 기본파는, Q값 : 12000, 용량비(C0/C1) : 260, CI값 : 57kΩ, 주파수 : 32.768㎑(킬로헤르츠, 이하 동일)이다.

또한, 2차의 고조파는, 예컨대, Q값 : 28000, 용량비(C0/C1) : 5100, CI값 : 77kΩ, 주파수 : 207㎑이다.

또, 바람직하게는, 베이스(51)에는, 도 12의 진동편와 같이, 베이스(51)의 양쪽 가장자리에, 기판(51)의 폭 방향의 치수에 관해서 부분적으로 폭을 축소해서 형성한 오목부 혹은 절결부(71, 71)를 마련하고 있다. 이 절결부의 위치에 대해서는 후술한다. 베이스(51)에 절결부(71, 71)를 형성함으로써, 각 진동암(35, 36)의 굴곡 진동에 의한 진동의 베이스(51)쪽으로의 누입을 크게 저감할 수 있어, CI값의 억제 효과를 얻을 수 있다.

또한, 압전 진동편(32)에서는, 각 진동암(35, 36)이 도 3에 나타내는 바와 같은 형상이 되도록 형성되어 있다. 각 진동암은 동일한 형상이기 때문에, 진동암(36)에 대해서 설명하면, 베이스(51)로부터 연장되는 기단부(T)에서는 진동암 폭이 가장 넓다. 그리고, 진동암(36)의 부들기인 이 Ｔ의 위치로부터 진동암(36)의 선단쪽에 근소한 거리만큼 떨어진 Ｕ 부분의 사이에서, 급격히 폭이 축소되는 제 1 폭 축소부(TL)가 형성되어 있다. 그리고 제 1 폭 축소부(TL)의 종단인 Ｕ의 위치로부터, 진동암(36)의 더욱 선단쪽을 향해서 P의 위치까지, 즉, 진동암에 관해서, CL의 거리에 걸쳐, 점차 연속적으로 폭이 축소되는 제 2 폭 축소부가 형성되어 있다. 또, 도 3의 Ｐ의 위치로부터, 더욱 진동암의 선단쪽에 걸쳐서는, 도시와 같이 점차 폭을 넓게 해도 좋고, 거의 암 폭을 변경하지 않아도 좋다. 그리고, P의 위치보다도 선단쪽의 암 폭을 변경하지 않을 경우에, 후술하는 전극 형성 공정에서 그 영역의 전극막(금속 피복)을 두껍게 하는 등으로 하여, 중량을 증가시켜도 좋다.

이 때문에, 진동암(36)은 베이스에 가까운 부들기 부근이, 제 1 폭 축소부(TL)를 마련하는 것에 의해, 높은 강성을 구비하도록 되어 있다. 또한, 제 1 폭 축소부의 종단(U)으로부터 선단을 향함에 따라서, 제 2 폭 축소부를 형성한 것에 의해, 연속적으로 강성이 낮아지도록 되어 있다. P 부분은 암 폭의 변경점 P이며, 진동암(36)의 형태상 잘록한 위치이기 때문에, 잘록한 위치(P)로 표현할 수도 있다. 진동암(36)에서 이 잘록한 위치(P)보다도 더욱 선단쪽은 암 폭이 동일한 치수로 연장되거나, 혹은 도시와 같이 점차 확대되고 있다.

여기에서, 도 3의 긴 홈(33, 34)이 길수록 진동암(35, 36)을 형성하는 재료에 대해서 전계 효율이 향상되고, 진동암의 전체 길이(L)에 대하여 긴 홈(33, 34)의 베이스(51)로부터의 길이(PL)가 적어도 PL/L=0.7 정도까지는 길게 할수록 음차형 진동편의 CI값은 내려가는 것이 알려져 있다. 본 실시예에서는, 도 3에 있어서 진동암(36)의 전체 길이(L)는 예를 들면 1250㎛정도이다.

이상의 구조를 전제로 해서, 본 실시예에서는 도 3에서 진동암(36)의 전체 길이(L)를 예를 들면 1250㎛정도로 하여, 다음 관계가 성립한다.

도 5는 가로축에, 암 폭의 변경점 P인 잘록한 위치(P)를 잡았을 경우에 있어서, 진동암의 길이 방향의 어느 부분에 해당 잘록한 위치(P)가 있는지에 따라, 세로축에 나타내는 압전 진동편(32)의 CI값의 변화를 나타내고 있다. 도 5의 그래프의 가로축의 퍼센트는, 진동암의 전체 길이(L)를 "1"이라고 했을 경우에, 베이스로부터 잘록한 위치(P)까지의 길이(CL)가 어떤 비율인지를 나타내고 있다. 그리고, 가로축의 0의 위치가 도 3의 길이(PL)에서 표시된 긴 홈(34)의 선단 위치이며, 0의 위치는 긴 홈(34)의 선단 위치에 잘록한 위치(변경점)(P)가 있는 것을 도시하고 있다.

도 5를 참조하면, 긴 홈의 길이(PL)를 상술한 바와 같이 적절한 길이로 하여, 충분히 CI값의 억제를 도모하는 동시에, 이 긴 홈의 선단 위치에 대하여, 어떤 부분에 잘록한 위치(P)를 마련했는지에 의해 CI값이 크게 변화되는 것을 알 수 있다. 더구나, 잘록한 위치(암 폭의 변경점)(P)를 긴 홈의 선단보다도 더욱 진동암의 선단쪽에 마련함으로써, 급격히 CI값을 저감할 수 있다.

도 6은, 가로축에는 진동암의 길이 방향의 어느 부분에 해당 잘록한 위치(P)가 있는지를 나타내고 있고, 그 부분에 대응하여, 세로축에는 압전 진동편(32)의 CI값비(고조파의 CI값/기본파의 CI값)의 변화를 나타내고 있다. 도 6의 그래프의 가로축은 도 5와 같다. CI값비가 1보다 작아지면, 기본파의 CI값 쪽이 고조파의 CI값보다 커지고, 고조파에서 발진되기 쉬워진다.

도 6을 참조하면, 긴 홈의 길이(PL)를 상술한 바와 같이 적절한 길이로 하여 충분히 CI값의 억제를 도모하면, 잘록한 위치(P)가 어느 정도 변위 해도 압전 진동편(32)의 CI값비(고조파의 CI값/기본파의 CI값)은 1보다 큰 값을 유지할 수 있고, 잘록한 위치(P)가 선단으로 갈수록 CI값비는 커지고, 고조파에서 발진하기 어렵다.

이와 같이, 도 3의 진동암(36)에 관해서, 긴 홈(34)을 길게 할수록 CI값은 낮아지고, 잘록한 위치(변경점)(P)도 진동암의 선단으로부터 마련함으로써, CI값을 저감하면서, 더욱 CI값비를 크게 할 수 있다. 이 때문에, 바람직하게는 잘록한 위치(P)를 긴 홈의 선단부에서도 진동암의 선단쪽에 마련함으로써, 거의 확실하게 CI 값비를 크게 하고, 고조파에 의한 발진을 방지할 수 있다.

또한, 도 7은, 도 3의 긴 홈(34)의 길이(PL)/진동암(36)의 길이인 홈길이의 비율 N을 61.5 퍼센트로 했을 경우에, 진동암(36)의 암 폭 축소율 M인 진동암의 최대폭(W2)/최소폭(W1)의 값을 가로축으로 하고, 세로축에 CI값비을 취한 그래프이다.

도시된 바와 같이, 암 폭 축소율 M을 크게 할수록 CI값비가 커져 바람직하다. 본 실시예에서는, 진동암(36)의 암 폭 축소율 M을 1.06보다 크게 하는 것에 의해, CI값비를 1보다 크게 할 수 있어, 고조파에 의한 발진을 방지 할 수 있다.

이리 하여, 압전 진동편(32)에 있어서, 진동암의 암 폭의 폭 축소율로서의 최대폭/최소폭=M의 값이, 진동암의 암 길이에 관한 긴 홈의 길이의 비율=N과의 관계에서 결정되는 것에 의해, 압전 진동편(32)이나 이것을 탑재한 압전 디바이스(30)를 소형화하면서, CI값을 저감하고, 더군다나 고조파에서 발진하기 어렵게 함으로써, 양호한 진동 특성을 실현할 수 있다.

또한, 도 8은 도 3의 오른쪽에 확대해서 도시한 제 1 폭 축소부(TL)의 폭 치수와 CI값의 관계를 도시한 것이다.

이 경우, 제 1 폭 축소부의 높이 치수(TH)는 50㎛정도로서, 폭(TW)를 가로축으로 하여, 세로축에 나타내는 CI값의 변화를 기록하고 있다.

도시되어 있는 바와 같이, TW가 작으면 CI값이 높고, TW가 커지면 왜곡이 작아져, 도 13에서 설명한 Ｚ 방향의 진동 성분이 감소하고, 진동이 안정됨으로써, CI값이 작아진다. 도시되어 있는 바와 같이, 이 경우에는, TW가 0, 즉 완전히 제 1 폭 축소부를 형성하지 않은 상태로부터, 제 1 폭 축소부를 마련해서 TW를 10㎛정도, 특히 11㎛ 부근까지 형성할 경우에, CI값의 현저한 감소가 생각된다. 더욱 TW의 치수가 크게 되어서, 베이스(51)의 폭의 1배까지 증가시키는 동안에도 CI값은 점차 감소한다.

상술한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 압전 진동편(32)의 각 진동암(35, 36)의 근본 부분, 즉, 부들기 부근이 제 1 폭 축소부에 의해 강성이 강화되어 있다. 이로써, 진동암의 굴곡 진동을 한층 안정시킬 수 있어 CI값의 억제를 도모할 수 있다. 더구나, 제 2 폭 축소부를 마련하는 것에 의해, 진동암(36)은 그 부들기 부근으로부터 선단쪽을 향해 잘록한 위치(P)까지 점차 강성이 저하되고, 잘록한 위치(P)로부터 더 선단쪽에서는 긴 홈(34)이 없고 암 폭이 점차 확대되고 있기 때문에, 강성은 선단쪽을 갈수록 높게 되어 있다.

이 때문에, 2차의 고조파에서의 진동일 때의 진동의 "마디(節)"를 진동암(36)보다 선단쪽에 위치시킬 수 있다고 생각되고, 이 것에 의해, 긴 홈(34)을 길게 해서 압전 재료의 전계 효율을 높이고, CI값을 상승시켜도, 기본파의 CI값을 억제하면서, 2차의 고조파의 CI값의 저하를 초래하지 않도록 할 수 있다. 이리 하여, 소형화해도, 기본파의 CI값을 낮게 억제할 수 있고, 드라이브 특성이 악화되지 않는 압전 진동편을 제공 할 수 있다.

다음에, 본 실시예의 압전 진동편(32)의 바람직한 상세 구조에 대해서, 도 3 및 도 4를 참조하면서 설명한다.

도 3에 나타내는 압전 진동편(32)의 각 진동암(35, 36)은 같은 형상이기 때 문에, 진동암(35)과 진동암(36) 중 어느 하나에 대해서 설명하는 사항은, 양쪽 진동암에 공통되는 사항이다.

도 4의 치수 x로 나타내는 웨이퍼 두께, 즉, 압전 진동편을 형성하는 수정 웨이퍼의 두께는 70㎛ 또는 130㎛가 바람직하다.

도 3의 치수 a로 나타내는 압전 진동편(32)의 전체 길이는 1300㎛ 또는 1600㎛정도이다.

진동암의 전체 길이인 치수 b는 1100 내지 1400㎛로 하고, 1250㎛ 정도가 상술한 이유에 의해 가장 바람직하다.

압전 디바이스(30)의 베이스폭인 전체 폭 d는 400㎛ 또는 600㎛ 정도로 하는 것이 압전 디바이스의 소형화를 위해 바람직하고, 본 실시예에서는 500㎛정도이다. 이 때문에, 음차 부분의 소형화를 위해서는 베이스(51)의 선단쪽의 폭 치수 e는 200 내지 400㎛ 정도이다.

또, 도 3의 진동암(35, 36) 사이의 치수 k는 50 내지 100㎛로 하는 것이 바람직하다. 치수 k가 50㎛보다 적으면, 압전 진동편(32)의 외형을 후술하는 바와 같이 수정 웨이퍼를 웨트 에칭에 의해 관통시켜서 형성할 경우에, 에칭 이방성에 근거하는 이형부, 즉, 도 4의 부호 81로 도시한 진동암쪽 면에서의 플러스 X축 방향으로의 필레 형상 볼록부를 충분히 작게 하기 어려워진다. 치수 k가 100㎛ 이상이면 진동암의 굴곡 진동이 불안정해질 우려가 있다.

또한, 도 4의 진동암(35)(진동암(36)도 동일)에서의 긴 홈(33)의 바깥 가장자리와 진동암의 바깥 가장자리의 치수 m1, m2는 모두 3 내지 15㎛로 하면 좋다. 치수 m1, m2는 15㎛ 이하로 함으로써 전계 효율이 향상되고, 3㎛ 이상으로 함으로써 전극의 분극이 확실하게 행하여지는데 유리하다.

도 3의 진동암(36)에서, 암 폭의 변경점 P보다 선단쪽이 폭을 넓게 하는 폭 확장 정도가, 진동암(36)의 암 폭이 최소로 되어 있는 부분인 해당 암 폭의 변경점 P 부분의 폭에 대하여, 0 내지 20㎛ 정도의 증가로 하는 것이 바람직하다. 이것을 넘어서 폭을 넓히면 진동암(36)의 선단부가 무거워져 버려, 굴곡 진동의 안정성을 손상시킬 우려가 있다.

또, 도 4에서의 진동암(35)(진동암(36)도 동일)의 외측의 일 측면에, 플러스 X축 방향으로 필레 형상으로 돌출되는 이형부(81)가 형성되어 있다. 이것은, 압전 진동편을 웨트 에칭해서 외형 형성할 때에, 수정의 에칭 이방성에 의해 에칭 잔여물로서 형성되는 것이지만, 바람직하게는, 불산과 불화 암모늄에 의한 에칭액 중에서 9 시간 또는 11 시간 에칭함으로써, 해당 이형부(81)의 돌출량 v를 5㎛ 이내로 저감하는 것이, 진동암(35)의 안정된 굴곡 진동을 얻는 데 바람직하다.

도 3의 치수 g로 나타내는 긴 홈의 폭 치수는, 진동암의 해당 긴 홈이 형성되어 있는 영역에서, 진동암의 암 폭 c에 대하여 60 내지 90 퍼센트 정도로 하는 것이 바람직하다. 진동암(35, 36)에는, 제 1 및 제 2 폭 축소부가 형성되어 있으므로, 암 폭 c는 진동암의 길이 방향의 위치에 따라 다르지만, 진동암의 최대폭에 대하여, 긴 홈의 폭 g는 60 내지 90 퍼센트 정도가 된다. 이것보다 긴 홈의 폭이 작아지면, 전계 효율이 내려가, CI값의 상승으로 이어진다.

또한, 도 3의 베이스(51)의 전체 길이(h)는 압전 진동편(32)의 전체 길이 A 에 대하여 종래 30 퍼센트 정도인 것이, 본 실시예는 절결부의 채용 등에 의해, 15 내지 25 퍼센트 정도로 할 수 있어, 소형화를 실현하고 있다.

또, 압전 진동편(32)의 진동암(35, 36)이 굴곡 진동할 때에, 그 진동 누설이 전해지는 범위에 대해서, 진동암의 암 폭 치수 c와 상관이 있는 점을 감안하여, 본 발명자 등은, 종래의 압전 진동편의 절결부가 적절한 위치에 마련되어 있지 않다는 생각을 가졌다. 그래서, 도 3의 절결부(71)가 마련되는 위치에 대해서, 상기 진동암의 부들기로부터 상기 진동암의 암 폭 치수 c를 초과하는 치수 i 부분으로 한 것이다. 이에 의해, 절결부(71, 71)는 진동암(35, 36)으로부터의 진동 누설이 베이스측에 전파되는 것을 보다 확실하게 억제 할 수 있는 구조로 할 수 있다. 이로써, 진동암쪽으로부터 베이스쪽으로의 진동의 누입을 적절히 방지하고, 드라이브 레벨 특성이 양호한 압전 진동편을 제공 할 수 있다.

특히, 절결부(71, 71)를 진동암(35, 36)의 부들기 부분 T로부터 암 폭 치수 c×1.2 이상의 치수 i만큼 떨어지게 해서 형성함으로써, 드라이브 레벨 특성을 정상의 압전 진동편(32)의 레벨에 적합하게 할 수 있는 것이 확인되어 있다.

또한, 긴 홈(33, 34)의 베이스(51)쪽 단부의 위치는, 도 3에서 진동암(35, 36)의 부들기, 즉 T의 위치와 같거나, 그보다 약간 진동암 선단쪽으로서, 제 1 폭 축소부(TL)가 존재하는 범위 내인 것이 바람직하고, 특히 T의 위치보다 베이스(51)의 기단쪽에 들어가지 않도록 하는 것이 바람직하다.

도 9는 본 실시예의 압전 진동편(32)을 이용해서 압전 발진기를 구성할 경우의 발진 회로의 예를 나타내는 회로도다.

발진 회로(91)는 증폭 회로(92)와 귀환 회로(93)를 포함하고 있다.

증폭 회로(92)는 증폭기(95)와 귀환 저항(94)을 포함해서 구성되어 있다. 귀환 회로(93)는 드레인 저항(96)과, 콘덴서(97, 98)와, 압전 진동편(32)을 포함해서 구성되어 있다.

여기에서, 도 9의 귀환 저항(94)은, 예를 들면 10㏁ 정도, 증폭기(95)는 CMOS 인버터를 이용할 수 있다. 드레인 저항(96)은 예를 들면 200 내지 900㏀(킬로오옴), 콘덴서(97)(드레인 용량)와 콘덴서(98)(게이트 용량)는 각각 10 내지 22 ㎊(피코패러드)로 할 수 있다.

(압전 디바이스의 제조 방법)

다음에, 도 10의 흐름도를 참조하면서, 상술한 압전 디바이스의 제조 방법의 일례를 설명한다.

압전 디바이스(30)의 압전 진동편(32)과, 패키지(57)와, 덮개(40)는, 각각 별개로 제조된다.

(덮개 및 패키지의 제조 방법)

덮개(40)는, 예컨대, 소정의 크기의 유리판(예컨대, 붕규산 유리)을 절단하고, 패키지(57)를 밀봉하는 데 적합한 크기의 덮개로서 준비된다.

패키지(57)는, 상술한 바와 같이, 산화 알루미늄 재질의 세라믹 그린 시트를 성형해서 형성되는 복수의 기판을 적층한 후, 소결해서 형성되어 있다. 성형 시에 는, 복수의 각 기판은 그 내측에 소정의 구멍을 형성함으로써, 적층했을 경우에 내측에 소정의 내부 공간(S)을 형성한다.

(압전 진동편의 제조 방법)

우선, 압전 기판을 준비하고, 한개의 압전 기판으로부터 소정 개수의 압전 진동편에 대해서, 동시에 그 외형을 에칭에 의해 형성한다(외형 에칭).

여기에서, 압전 기판은, 압전 재료 중, 예컨대, 압전 진동편(32)을 복수 혹은 다수 분리 할 수 있는 크기의 수정 웨이퍼가 사용된다. 이 압전 기판은 공정의 진행에 의해 도 3의 압전 진동편(32)을 형성하므로, 도 3에 나타내는 X축이 전기축, Y축이 기계축 및 Z축이 광축으로 되도록, 압전 재료, 예를 들면 수정의 단결정으로부터 잘라내지게 된다. 또한, 수정의 단결창으로부터 잘려 나올 때, 상술한 X축, Y축 및 Z축으로 이루어지는 직교 좌표계에서, Z축을 중심으로 시계 방향으로 0도 내지 5도(도 11의 θ)의 범위에서 회전해서 잘려 나온 수정Ｚ판을 소정의 두께로 절단 연마해서 얻을 수 있다.

외형 에칭에서는, 도시하지 않은 내식막 등의 마스크를 이용하여, 압전 진동편의 외형으로부터 외측 부분으로서 노출된 압전 기판에 관해서, 예컨대, 불산 용액을 에칭액으로 하여 압전 진동편의 외형을 에칭한다. 내식막으로서는, 예컨대, 크롬을 베이스로 하여 금을 증착한 금속막 등을 이용할 수 있다. 이 에칭 공정은, 웨트 에칭에서 불산 용액의 농도나 종류, 온도 등에 의해 변화된다.

여기에서, 외형 에칭 공정에서의 웨트 에칭에서는, 도 3에 도시한 기계축X, 전기축Y, 광학축Z에 관해서, 에칭의 진행상, 다음과 같은 에칭 이방성을 나타낸다.

즉, 압전 진동편(32)에 관해서, 그 Ｘ-Y 평면 내에서의 에칭 레이트에 대해서는, 플러스 X 방향에서 이 X축에 대하여 120도의 방향, 및 마이너스 120도의 방향의 면내에서 에칭의 진행이 빠르고, 마이너스 X 방향에서 X축에 대하여 플러스 30도의 방향, 및 마이너스 30도의 방향의 내면의 에칭의 진행이 늦어진다.

마찬가지로, Y 방향의 에칭의 진행은, 플러스 30도 방향 및 마이너스 30도 방향이 빨라지고, 플러스 Y 방향에서, Y축에 대하여 플러스 120도 방향, 및 마이너스 120도 방향이 늦어진다.

이러한 에칭 진행상의 이방성에 의해, 압전 진동편(32)에서는, 도 4의 부호 81로 표시되어 있는 바와 같이, 각 진동암의 외측 측면에 필레 형상으로 돌출된 이형부가 형성된다.

그러나, 본 실시예에서는, 에칭액으로서, 불산 및 불화 암모늄을 이용하여 충분한 시간, 즉, 9 시간 또는 11 시간이라는 충분한 시간을 들여 에칭을 실행하는 것에 의해, 도 4에서 설명한 이형부(81)를 극도록 작게 할 수 있다(ST11).

이 공정에서 압전 진동편(32)의 절결부(71, 71)를 포함하는 외형이 형성되고, 종료 시에는 수정 웨이퍼에 대하여 각각 가는 연결부에 의해 베이스(51) 부근이 접속된 다수의 압전 진동편(32)의 외형이 완성된 상태의 것을 얻을 수 있다.

(홈 형성을 위한 하프 에칭 공정)

다음에, 도시하지 않은 홈 형성용 레지스트에 의해, 도 4에서 도시한 형태가 되도록 각 긴 홈을 사이에 유지하는 양측의 벽부를 남기는 형태로 하여 홈을 형성하지 않는 부분에 내식막을 남기고, 외형 에칭과 동일한 에칭 조건에서 각 진동암(35, 36)의 표면과 이면을 각각 웨트 에칭함으로써 긴 홈에 대응한 바닥부를 형성한다(ST12).

여기에서, 도 4를 참조하면, 부호 t로 나타내는 홈 깊이는, 전체 두께 x에 대하여 30 내지 45 퍼센트 정도로 한다. t에 관해서, 전체 두께 x의 30 퍼센트 이하이면 전계 효율을 충분히 향상시킬 수 없는 경우가 있다. 45 퍼센트 이상이면, 강성이 부족하고, 굴곡 진동에 악영향을 주거나, 강도가 부족할 경우가 있다.

또, 상기 외형 에칭 및 홈 에칭은, 그 한쪽 또는 양쪽을 동시에 드라이 에칭에 의해 형성해도 좋다. 그 경우에는, 예컨대, 압전 기판(수정 웨이퍼) 위에, 압전 진동편(32)의 외형이나 외형 형성 후에는 긴 홈에 해당하는 영역을, 그 때마다 금속 마스크를 배치해서 덮는다. 이 상태에서, 예컨대, 도시하지 않은 챔버 내에 수용하고, 소정의 진공도에서 에칭 가스를 공급하여, 에칭 플라즈마를 생성해 드라이 에칭 할 수 있다. 즉, 진공 챔버(도시하지 않음)에는, 예컨대, 프레온 가스 봄베(bombe)와 산소 가스 봄베가 접속되고, 또한, 진공 챔버에는 배기관이 마련되어 소정의 진공도로 진공 흡인하게 되어 있다.

진공 챔버 내가, 소정의 진공도로 진공 배기되고, 프레온 가스와, 산소 가스가 보내져 그 혼합 가스가 소정의 기압으로 될 때까지 충전된 상태에서, 직류 전압이 인가되면 플라즈마가 발생된다. 그리고, 이온화된 입자를 포함하는 혼합 가스는 금속 마스크로부터 노출된 압전 재료에 닿는다. 이 충격에 의해 물리적으로 깎 여서 흩날려, 에칭이 진행된다.

(전극 형성 공정)

다음에, 증착 혹은 스퍼터링 등에 의해 전극이 되는 금속, 예컨대, 금을 전면에 피복하고, 이어서, 전극을 형성하지 않는 부분을 노출한 레지스트를 이용하여, 포토리소그래피 수법에 의해 도 1 및 도 4에서 설명한 구동용 전극을 형성한다(ST13).

그 후, 각 진동암(35, 36)의 선단부에는 스퍼터링이나 증착에 의해 추 부착 전극(금속 피막)(21, 21)이 형성된다(도 3 참조)(ST14). 추 부착 전극(21, 21)은 통전되어서 압전 진동편(32)의 구동에 이용되는 것이 아니라, 후술하는 주파수 조정에 이용된다.

이어서, 웨이퍼 상에서 주파수의 개략 조정이 행하여진다(ST15). 개략 조정은, 추 부착 전극(21, 21)의 일부를 레이저 광 등의 에너지 빔을 조사하여 부분적으로 증발 분산시켜서, 질량 삭감 방식에 의한 주파수 조정이다. 계속해서, 상기한 웨이퍼에 대한 가는 연결부를 잘라서, 압전 진동편(32)을 개별적으로 형성하는 개별 조각으로 한다(ST16).

다음에, 도 1에서 설명한 바와 같이, 패키지(57)의 각 전극부(31, 31)에 도전성 접착제(43, 43)를 도포하고, 그 위에 압전 진동편(32)의 베이스(51)의 인출 전극(37a, 38a) 부분을 탑재 배치하고, 접착제를 가열·경화 시킴으로써, 패키지(57)에 대하여 압전 진동편(32)을 접합한다(ST17).

또, 이 도전성 접착제(43)로서는, 예컨대, 합성 수지 등을 이용한 바인더 성분에 은 입자 등의 도전 입자를 혼입한 것으로, 기계적 접합과 전기적 접속을 동시에 실행할 수 있는 것이다.

이어서, 덮개(40)가 금속제 등의 불투명한 재료로 형성되어 있을 경우에는, 도 2에서 설명한 관통공(27)은 마련되어 있지 않다. 이 때문에, 덮개(40)를 접합하기 전에, 압전 진동편(32)에 대하여 구동 전압을 인가하고, 주파수를 보면서, 예컨대, 레이저 광을 압전 진동편(32)의 진동암(35) 및/또는 진동암(36)의 추 부착 전극(21)의 선단쪽에 조사하여, 질량 삭감 방식에 의해 미세 조정으로서의 주파수 조정을 실행한다(ST18-1).

이어서, 심(seam) 용접 등에 의해 덮개(40)를 패키지(57)에 접합하고(ST19-1), 필요한 검사를 거쳐, 압전 디바이스(30)가 완성된다.

혹은, 패키지(57)를 투명한 덮개(40)로 밀봉할 경우에는, 압전 진동편(32)의 ST17에서의 접합 후에 해당 덮개(40)를 패키지(57)에 접합한다(ST18-2).

이 경우, 예컨대, 저융점 유리 등을 가열하여 덮개(40)를 패키지(57)에 접합하는 가열 공정이 행하여지지만, 이 때에, 저융점 유리나 도전성 접착제 등으로부터 가스가 생성된다. 그래서, 가열에 의해 이러한 가스를 도 2에서 설명한 관통공(27)으로부터 배출하고(가스 배출), 그 후, 단부(29)에 금 주석, 보다 바람직하게는, 금 게르마늄 등으로 이루어지는 금속 구체나 펠릿을 배치하고, 레이저 광 등을 조사하여 용융한다. 이로써 도 2의 금속 충전재(28)가 관통공(27)을 기밀하게 밀봉한다(ST19-2).

이어서, 도 2에서 나타내는 바와 같이, 붕규산 유리 등으로 이루어지는 투명한 덮개(40)를 투과시키도록 외부로부터 레이저 광을 압전 진동편(32)의 진동암(35) 및/또는 진동암(36)의 추 부착 전극(21)의 선단쪽에 조사하고, 질량 삭감 방식에 의해 미세 조정으로서의 주파수 조정을 실행한다(ST20-2). 이어서, 필요한 검사를 거쳐, 압전 디바이스(30)가 완성된다.

본 발명은 상술한 실시예로 한정되지 않는다. 실시예의 각 구성은 이들을 적당히 조합하거나, 생략하고, 도시하지 않는 것 외의 구성과 조합할 수 있다.

또한, 본 발명은, 상자형의 패키지에 압전 진동편을 수용한 것으로 한정되지 않고, 실린더 형상의 용기에 압전 진동편을 수용한 것, 압전 진동편을 자이로 센서로서 기능하도록 한 것, 더욱이, 압전 진동자, 압전 발진기 등의 명칭에 관계없이 압전 진동편을 이용한 모든 압전 디바이스에 적용 할 수 있다.

상술한 본 발명에 의하면, 소형화할 뿐만 아니라, 안정된 굴곡 진동을 실현하고, CI값을 낮게 억제할 수 있는 압전 진동편과, 이러한 압전 진동편을 이용한 압전 디바이스를 제공할 수 있다.

Claims

압전 재료에 의해 형성된 베이스와,

상기 베이스와 일체로 형성되고, 서로 평행하게 연장되는 복수의 진동암과,

상기 각 진동암의 길이 방향에 따라 형성된 긴 홈과,

상기 긴 홈에 형성한 구동용 전극

을 구비하고,

상기 각 진동암의 폭 치수는 상기 베이스쪽으로부터 선단쪽을 향해 점차 폭 축소되고, 또한 상기 선단쪽에는 상기 폭 치수가 증가로 전환되는 폭 변화의 변경점 P가 있고,

상기 변경점 P를 상기 긴홈의 선단부보다 더 암 선단쪽에 위치시키도록 한 것

을 특징으로 하는 압전 진동편.
제 1 항에 있어서,

상기 각 진동암의 폭 치수는, 상기 진동암의 상기 베이스에 대한 부들기 부분에서, 선단쪽을 향해서 급격히 폭이 축소되는 제 1 폭 축소부와, 이 제 1 폭 축소부의 종단으로부터 더욱 선단쪽을 향해 점차 폭이 축소되는 제 2 폭 축소부를 갖는 것을 특징으로 하는 압전 진동편.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 베이스에는 그 압전 재료를 폭 방향으로 폭을 축소해서 형성한 절결부를 갖고 있고, 해당 절결부는 상기 각 진동암의 부들기로부터 상기 암폭의 치수의 1.2배 이상의 거리를 떨어져 상기 베이스에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압전 진동편.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 각 진동암의 측면에, 플러스 X축(기계축) 방향으로 돌출되는 이형부(異刑部)의 돌출량이 5㎛ 이내로 되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압전 진동편.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 진동암의 암 길이에 대한 상기 긴 홈의 길이의 비율=N을 일정하게 한 경우에, 상기 진동암의 폭 축소율로서의 최대폭/최소폭=M의 값은, CI값비(고조파의 CI값/기본파의 CI값)을 1로 하는 M의 값보다 큰 것을 특징으로 하는 압전 진동편.
제 5 항에 있어서,

상기 N을 61.5퍼센트로 했을 경우에, 상기 M을 1.06 이상으로 한 것을 특징으로 하는 압전 진동편.
제 2 항에 있어서,

상기 제 1 폭 축소부의 폭이 11㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 압전 진동편.
패키지 또는 케이스 내에 압전 진동편을 수용한 압전 디바이스로서,

상기 압전 진동편은,

압전 재료에 의해 형성된 베이스와,

상기 베이스와 일체로 형성되고, 서로 평행하게 연장되는 복수의 진동암과,

상기 각 진동암의 길이 방향을 따라 형성된 긴 홈과,

상기 긴 홈에 형성한 구동용 전극

을 구비하고,

상기 각 진동암의 폭 치수는 상기 베이스쪽으로부터 선단쪽을 향해 점차 폭이 축소되고, 또한 상기 선단쪽에는 상기 폭 치수가 증가로 전환되는 폭 변화의 변경점 P가 있고,

상기 변경점 P를 상기 긴 홈의 선단부보다 더 암 선단쪽에 위치시키도록 한 것

을 특징으로 하는 압전 디바이스.