压电振动器、蚀刻量检测装置及振荡器的制造方法

压电振动器、蚀刻量检测装置及振荡器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种抑制副振动的产生的压电振动器。对于在以厚度剪切振动为主振动的水晶片的两面分别形成着激励电极的水晶振荡器，在所述水晶片中轮廓剪切振动或弯曲振动等副振动产生的部位，形成通过热处理而晶轴反转了的副振动抑制部。副振动抑制部较理想的是关于激励电极对称地呈点状设置着多个。这些副振动抑制部由于在该部分使副振动的振荡频率移动至低频侧，因此抑制对水晶振荡器的主振动的不良影响。因此，可获得频率特性稳定的水晶振荡器。
【专利说明】压电振动器、蚀刻量检测装置及振荡器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种抑制副振动(secondary undulation)的产生的压电振动器、利用该压电振动器的蚀刻量检测装置及振荡器。
【背景技术】
[0002]压电振动器虽在电子机器、测量机器及通信机器等很多领域中被利用，但最近用户对小型化、及低价格化的要求显著，在小型化方面，根据1.6_X1.2mm方形的水晶振荡器出现的事实也明确了竞争的激烈。
[0003]另一方面，在压电振动器中，对于频率稳定度也要求更进一步的改善。特别是以AT切割的厚度剪切振动(thickness-shear vibration)为主振动的水晶振荡器因频率特性良好而被大量使用，但不需要的副振动的产生成为问题。作为副振动的产生原因之一，在例如以厚度剪切振动为主振动的情况下，可列举轮廓剪切振动或弯曲振动等副振动。这些成为在对水晶振荡器施加连续的温度变化时所产生的共振频率或串联电阻等的急剧的变化、所谓的频率下降(Frequency dips)或主动下降(Activity dips)的产生因素。
[0004]引起副振动的部位由设计规格而定。以往，当水晶振荡器较大时，进行黏合剂向引起副振动的部位的附着等。但是，如果使水晶振荡器小型化，则串联电阻因黏合剂的重量而变化的问题变得明显。而且，使黏合剂附着于小型化了的水晶振荡器的步骤较为困难。
[0005]作为其它所列举的副振动对策，有如下等方法，即视用途适当地选择压电片的尺寸、使压电片的形状产生变化(斜角加工(bevel machining)、凸面加工(convexmachining)等)、利用微机电系统(Microelectromechanical Systems, MEMS)技术使压电片的构造变化成台面(Mesa)构造，但就迫于应对压电振动器的小型化、频率稳定及大量生产的当前而言，寻求可不耗费成本地同时实现小型化与频率稳定两者的技术。
[0006]专利文献I中记载了在压电片的主面设置凹部的构成，专利文献2中记载了在电极引板(tab)部设置孔的同时,在水晶还(crystal blank)设置凹坑(pocket)的构成。进而，专利文献3中记载了在激励电极形成开口部的构造，专利文献4中记载了为了抑制副振动而在水晶片形成凹部的构成。然而，即使利用这些技术，也无法使副振动的振荡频率移动至不对主振动造成影响的范围，因而无法解决本发明的课题。
[0007][【背景技术】文献]
[0008][专利文献]
[0009][专利文献I]日本专利特开昭60-58709号公报(第4图)
[0010][专利文献2]日本专利特开平1-265712号公报(FIG1、FIG3)
[0011][专利文献3]日本专利特开2001-257560号公报(段落0007、图1)
[0012][专利文献4]日本专利特开平6-338755号公报(段落0012、0014)

【发明内容】

[0013][发明所要解决的问题][0014]本发明是在此种情况下完成的，其目的在于提供一种可抑制压电振动器中副振动的产生的技术。
[0015][解决问题的技术手段]
[0016]本发明的压电振动器的特征在于具备:
[0017]板状水晶片；
[0018]激励电极，设置在该水晶片的两面；及
[0019]副振动抑制部，为了抑制在与所述水晶片的主振动不同的频率下进行振荡的副振动，而通过使所述水晶片的晶轴反转而形成。
[0020]在该压电振动器中，
[0021]所述副振动抑制部也可关于所述激励电极的中心部对称地设置多个，而且，
[0022]所述副振动抑制部也可设置在所述激励电极正下方或与该激励电极连接的引出电极正下方。
[0023]所述水晶片也可具备晶轴未反转的第一区域、及晶轴反转了的第二区域，且
[0024]在所述第一区域设置所述激励电极及所述副振动抑制部，且
[0025]在所述第二区域中的水晶片的两面设置与所述激励电极不同的激励电极。
[0026][发明的效果]
[0027]本发明的压电振动器通过在压电板上选择激励电极的副振动较大的位置，且在该位置的表面形成副振动抑制部，而在该副振动抑制部位使振荡频率移动至低频侧。因此，因压电振动器中的副振动所致的不良影响得以减少，因此可获得频率特性稳定的压电振动器。
【专利附图】

【附图说明】
[0028]图1是表示本发明的第一实施方式的水晶振荡器的一例的平面图及剖视图。
[0029]图2A?2F是表示所述水晶振荡器的制造方法的一例的步骤图。
[0030]图3是表示本发明的第一实施方式的水晶振荡器的变形例的平面图及剖视图。
[0031]图4A、4B是表示水晶振荡器中副振动的产生区域的说明图。
[0032]图5是表示本发明的第二实施方式的水晶振荡器的一例的平面图及剖视图。
[0033]图6A?6G是表示所述水晶振荡器的制造方法的一例的步骤图。
[0034]图7是表示具备本发明的第一实施方式的水晶振荡器的蚀刻量传感器的一例的纵首lJ视图。
[0035]图8是应用本发明的第二实施方式的水晶振荡器的电路的一例的电路图。
[0036]图9A、9B是表示压电振动器中的频率与导纳(admittance)的关系的图表。
[0037]图10是对于压电振动器中的主振动与副振动表示频率与温度的相关的图表。
[0038]图11是对应用本发明的压电振动器的电路的一例进行图示所得的电路图。
[0039]图12A、12B是表示实施例与比较例中的频率的温度特性的图表。
[0040]图13是表示以往的水晶振荡器的一例的平面图及剖视图。
[0041]符号的说明:
[0042]l、la、2A、2B:水晶振荡器
[0043]3:TCX0[0044]8:蚀刻量传感器
[0045]9:控制部
[0046]10.水晶片
[0047]11.轴反转部
[0048]12a、12b:AT 切割部
[0049]21、22、21a、21b、22a、22b:激励电极
[0050]23、24、23a、23b、24a、24b:引出电极
[0051]25:副振动抑制部
[0052]26、27:配线电极
[0053]28:信号线
[0054]31:水晶基板
[0055]32:电极膜(金属膜)
[0056]33:抗蚀膜
[0057]34:KI (碘化钾)溶液
[0058]40:输出端
[0059]41:主振荡部
[0060]42:主振荡电路
[0061]43:变容二极管
[0062]50:输入端
[0063]51:辅助振荡部
[0064]52:辅助振荡电路
[0065]61:控制电压供给部
[0066]62:频率检测部
[0067]63:温度推定部
[0068]64:补偿电压运算部
[0069]65:加法运算部
[0070]71:蚀刻容器
[0071]72:蚀刻液
[0072]81:收纳容器
[0073]82:基体
[0074]83:盖体
[0075]84:凹部
[0076]85:开口部
[0077]86:振荡电路
[0078]87:频率测定部
[0079]91:探针
[0080]92:热源
[0081]93:加热器
[0082]100:区域[0083]Cl?C4:电容器
[0084]Dl:二极管
[0085]LI:电感器
[0086]Rl ?R3:电阻
[0087]Tl:水晶管
【具体实施方式】
[0088][第一实施方式]
[0089]以下，对形成本发明的压电振动器的水晶振荡器的一实施方式进行说明。如图1所示，该水晶振荡器I是在形成压电体的水晶片10的两面分别具备激励电极21、22而构成。所述水晶片10例如使用AT切割的基波模式的水晶片，且构成为作为主振动的厚度剪切振动以38.4MHz进行振荡。作为本实施方式的一例，水晶片10的平面形状例如形成为长方形等矩形，且尺寸设定为纵1.0mmX横0.8mm,厚度设定为43.2 μ m。
[0090]为了使水晶片10激励，而激励电极21、22以相互对向的方式形成在该水晶片10的两面的中央部。这些激励电极21、22例如为正方形，且一边根据用途适当设定为例如
0.6_等。进而，水晶片I的一面侧的激励电极21的一端的中央部连接于向水晶片10的周缘引出的引出电极23，水晶片10的另一面侧的激励电极22的一端连接于向与引出电极23对向的方向的周缘引出的引出电极24。如图1所示，这些弓I出电极23、24被引出的方向是沿着水晶片10的Z轴方向。激励电极21与引出电极23、及激励电极22与引出电极24分另Ij一体地形成，这些电极例如是由铬(Cr)或金(Au)等的积层膜所形成。
[0091]而且，激励电极21、22的形状可适当设定，也可将激励电极21、22形成至水晶片10的外缘附近。
[0092]进而，在水晶片10，设置着例如四个通过下述热处理而使水晶片10的晶轴反转的副振动抑制部25。如果以图1为例进行说明，则在激励电极21的对角线的延长线上，副振动抑制部25距激励电极21的中心等间隔地设置在各角部的外侧。
[0093]这些副振动抑制部25是为了抑制与主振动的振荡频率不同的频率、该例中轮廓剪切振动或弯曲振动等副振动的产生而形成。因此，这些副振动抑制部25在抑制激励电极21中的副振动的位直，形成为规定的大小。此处，所谓副振动抑制，除完全防止副振动的广生的情况以外，也包含使副振动的增益衰减的情况。
[0094]副振动抑制部25的大小大体上为点，作为尺寸的一例，当形成在水晶片10内时，半径例如为25 μ m。此外，各图中，对于副振动抑制部25，无视实际的大小，而以易于识别的方式图示为较大。
[0095]接着，参照图2A?2F，对水晶振荡器I的制作方法进行说明。
[0096]图2A?2F是对于由一片水晶基板的一部分制作的水晶振荡器I的制作方法的一例进行说明。首先，将所切出的一片水晶基板31进行研磨加工并清洗(图2A)。在该水晶基板31上，通过使晶轴点状地反转而形成副振动抑制部25。关于晶轴反转部形成法，已知有利用热的方法、利用压力与热的并用的方法等，在本实施方式中，利用热形成副振动抑制部25。
[0097]作为本实施方式的副振动抑制部25的形成方法，将连接于热源92的微小探针91刺穿水晶基板31的预先决定的位置，且自热源92供给热能来加热探针91的前端。温度是使水晶基板31的探针91的刺穿部点状地进行轴反转的程度的温度,作为一例,为600°C。通过加热，而形成例如直径50 μ m的点状的副振动抑制部25 (图2B)。通过该加热处理，使作为AT切割的水晶片的晶轴的X轴的方向反转。
[0098]副振动抑制部25的形成一结束，就在水晶基板31的两面，通过蒸镀或溅镀而形成例如将Au层积层于Cr层而成的电极膜(金属膜)32(图2C)。其次，在金属膜32上，利用未图示的抗蚀液涂布机构，根据激励电极21、22及引出电极23、24的所期望的形状涂布抗蚀液。然后，使抗蚀液固化而形成抗蚀膜33 (图2D)。
[0099]之后，将水晶基板31浸溃于KI (碘化钾)溶液34中，对金属膜32露出的部分进行湿式蚀刻，获得包含副振动抑制部25、激励电极21、22及引出电极23、24的水晶基板31 (图2E)。然后，以将这些电极及副振动抑制部25等作为一组而包含的方式切断水晶基板31，制作水晶振荡器1(图2F)。
[0100]根据本实施方式的水晶振荡器1，通过在一面侧的激励电极21中的副振动变得最大的位置设置副振动抑制部25，而使在该区域进行振荡的副振动的增益衰减。而且，可知:副振动抑制部25因弹性常数与轴未反转的部分不同，而具有与主振动的振荡频率相比约63%的较低的振荡频率。因此，该副振动的振荡频率移动至低频侧。另一方面，由于主振动的振荡频率不产生变化，因此主振动的振荡频率与副振动的振荡频率的频率差变大。进而，副振动抑制部25的该副振动不会与主振动弹性地结合。因此，可抑制因副振动所致的不良影响的产生、例如频率下降或主动下降。
[0101][第一实施方式的变形例]
[0102]接着，参照图3，对水晶振荡器I的其它例进行说明。如图3所示，在水晶振荡器I中，副振动抑制部25存在于激励电极21的范围内。也就是说，副振动抑制部25取由激励电极21覆盖的形式。
[0103]在该变形例中，副振动抑制部25虽形成在激励电极21的正下方，但只要为可抑制副振动的位置，则也可为引出电极23的正下方。而且，在该变形例中，水晶振荡器I也可通过图2A?2F所示的所述方法而制作。
[0104]在该变形例中，也可与第一实施方式同样地，使副振动的增益衰减，而且，通过使副振动的振荡频率移动至低频侧，可抑制因副振动所致的不良影响的产生、例如频率下降或主动下降。进而，由于可抑制激励电极21正下方的副振动，因此可有效地减少直接给予激励电极21的副振动的不良影响。
[0105]此处，对使用实际的水晶振荡器来特定副振动产生的区域的方法进行叙述。作为第一方法，有测定X射线的衍射强度的方法。首先，调查引起副振动的频率，将该频率的交流电压施加于水晶振荡器。在施加了该电压的状态下，相对于水晶振荡器的法线方向自规定的角度照射X射线，例如将水晶振荡器在维持着所述角度的状态下使X射线的照射位置变化，利用X射线对水晶振荡器的整个面进行扫描。然后，针对每一照射位置测定X射线的衍射强度，制作水晶振荡器的表面中的衍射强度的图。
[0106]图4A、4B是X射线衍射强度图的一例，在由斜线表示的区域100产生副振动。
[0107]而且，作为第二方法，有被称为探针法的方法。具体来说，首先，将引起副振动的频率的交流电压施加于水晶振荡器的激励电极间。在该状态下，使接地的探针接触于水晶片的表面(对于存在激励电极的部分，使探针在贯通激励电极的状态下接触于水晶片的表面)，利用电压计来测定探针与地线之间的电压。通过利用该测定求出水晶片表面的各部位的电荷分布，而可制作与第一方法相同的图。
[0108]进而，作为第三方法，有使用激光的方法。具体来说，将水晶片载置于XY载台上，对水晶片点照射激光，测定照射部位中的水晶片的振荡频率。然后，遍及水晶片整个面地扫描激光，对各点位置进行振荡频率测定。通过利用该测定来测定水晶片表面的各部位的振荡频率，而可制作与第一方法相同的图。
[0109]这样一来，把握副振动的振动区域，在该振动区域形成已述的副振动抑制部25。
[0110]如图4A、4B所示，副振动区域关于水晶片10的中心对称的情况较多，因此，优选副振动抑制部25形成为对称于水晶片10的中心。在弟一实施方式及变形例中，如图1及图3所示，副振动抑制部25也位于对称于水晶片10的中心的位置。
[0111]这样一来，如果关于水晶片10的中心对称地设置副振动抑制部25，则可取得左右的平衡，因此与未取得左右的平衡的状态相比，长远来看，可使主振动的频率稳定。
[0112]而且，在本实施方式中，对于副振动抑制部25的制作方法使用利用热的水晶的双晶化的理由进行说明。
[0113]水晶取常温下被称为α-石英的三方晶系的具有压电性的构造，但如果加热至573°C，则产生被称为相转移的现象，而向被称为β -石英的六方晶系的无压电性的构造变化。该相转移为可逆性现象，但在利用加热使水晶变化成β_石英之后，即使对水晶进行冷却，也同样地不会产生由石英向α-石英的再转移，由于一部分作为β-石英保留，因此在该部位产生双晶。因此，经双晶化的部位与未经双晶化的部位相比，压电性降低，当将水晶片用作压电振动器时，在该双晶部位因振荡频率而产生的振动得以抑制。
[0114]利用该效果，在本实施方式中，作为副振动抑制部25的形成方法，选择水晶片10的副振动部位中的双晶化。
[0115]此处，关于本实施方式的水晶振荡器I，副振动抑制部25的形成虽在电极21?24形成前进行，但也可通过使热或压力集中而在电极形成后形成副振动抑制部25。
[0116][第二实施方式]
[0117]以下，使用图5，对形成本发明的压电振动器的水晶振荡器的另一实施方式进行说明。如果取该图5所示的水晶振荡器Ia为例对本实施方式的水晶振荡器Ia进行说明，则用于水晶振荡器Ia的水晶片10例如使用AT切割的基波模式的水晶片，且构成为作为主振动的厚度剪切振动以38.4MHz进行振荡。作为本实施方式的一例，水晶片10的平面形状例如形成为长方形等矩形，尺寸设定为纵1.0mmX横1.6mm,厚度设定为43.2 μ m。
[0118]本实施方式是对于该水晶片10中带状的一部分进行轴反转而使之双晶化。在该水晶振荡器Ia中，将进行了轴反转的带状的部分称为轴反转部11，将未进行轴反转的部分(即轴非反转部)称为AT切割部12。在水晶片10中，轴反转部11例如自水晶片10的Z轴方向的中央轴向右侧沿着X轴方向而形成，但为了不使水晶片10的右半部分全部成为轴反转部11，而以具有位于水晶片10的右端的程度的宽度且AT切割部12b沿着X轴方向而存在的方式形成轴反转部11。另一方面，自水晶片10的中央轴起左侧为不发生轴反转的AT切割部12a。
[0119]此外，为了易于进行轴反转部11及AT切割部12的辨别，而在图5中对轴反转部11附上影线。
[0120]在该轴反转部11、及水晶片10左侧的AT切割部12a的各者形成激励电极。在AT切割部12a的水晶片10的两面形成激励电极21a及22a，在轴反转部11的水晶片10的两面形成激励电极21b及22b。激励电极21a及22a、以及21b及22b例如均为正方形，且一边均根据用途适当设定为例如0.6_等。在图5的例中，激励电极21a与22a的组、及激励电极21b与22b的组以相同的大小形成相同的形状，但也可为每组不同的大小。
[0121]自激励电极21a向不接触轴反转部11的方向，例如沿着水晶振荡器I的X轴方向连接引出电极23a，自激励电极22a连接向与引出电极23a对向的方向的周缘引出的引出电极 24a。
[0122]另一方面，自激励电极21b向不接触AT切割部12a及12b的方向，例如沿着水晶振荡器I的X轴方向连接引出电极23b，自激励电极22b连接向与引出电极23b对向的方向的周缘引出的引出电极24b。
[0123]而且，在AT切割部12a，设置着例如四个例如利用所述热处理使AT切割体2a的晶轴反转的副振动抑制部25。在图5的水晶振汤器Ia中，在激励电极21a的对角线的延长线上，副振动抑制部25距激励电极21a的中心等间隔地设置在各角部的外侧。这些副振动抑制部25相当于AT切割部12a中的副振动抑制部。
[0124]接着，参照图6A?6G，对水晶振荡器Ia的制作方法进行简单说明。
[0125]首先，在进行了研磨加工且清洗过的水晶基板31 (图6A)上，形成轴反转部11。作为形成的方法，例如利用带状的加热器93将欲轴反转的部分加热至例如600°C (图6B)。作为加热的方法，并不限于加热器，也可为激光或红外线等，也可并用压力与热。其后，在形成着轴反转部11的水晶基板31上，在AT切割部12的所期望的部分，例如与第一实施方式同样地，通过使连接于热源92的探针91刺穿，且对水晶基板31进行加热，而形成副振动抑制部 25 (图 6C)。
[0126]在形成轴反转部11及副振动抑制部25之后，与第一实施方式同样地在水晶基板31的两面形成金属膜32 (图6D)。然后，在金属膜32上，根据激励电极21a、21b、22a及22b以及引出电极23a、23b、24a及24b的所期望的形状形成抗蚀膜33 (图6E)，对该水晶基板31例如进行湿式蚀刻，由此形成这些电极(图6F)。最后，以将这些电极及副振动抑制部25作为一组而包含的方式切断水晶基板31，获得水晶振荡器Ia (图6(g))。
[0127]根据本实施方式的水晶振荡器la，可知:由于弹性常数不同而轴反转部11的振荡频率为AT切割部12的振荡频率的频率的63%左右。因此，轴反转部11中的振荡频率与AT切割部12的振荡频率完全不同，而且两种振动也不会弹性地结合，因此以AT切割部12a上的激励电极21a及22a为中心的振荡器、与以轴反转部11上的激励电极21b及22b为中心的振荡器可用于相互不同的用途。也就是说，可在一片水晶片上实现多个水晶振荡器部。
[0128]此处，轴反转部11在本实施方式中为带状，但也可取例如在水晶片10上形成为正方形状等其它形状。
[0129]而且，在AT切割部12a上的激励电极21a的周围，在选择副振动变大的位置之后，在该部分形成多个副振动抑制部25，因此关于AT切割部12a上的所述振动部，使副振动移动至低频侧。因此，与第一实施方式的水晶振荡器I同样地，主振动的振荡频率与副振动的振荡频率的频率差变大，可抑制因副振动所致的不良影响的产生、例如频率下降或主动下降的产生。进而，在第一实施方式中叙述的变形例也可应用在该第二实施方式中。
[0130]这样一来，可在一片水晶片上形成多个激励电极，由此对于使用多个水晶振荡器的制品，可实现零件的集约化，从而可期待小型化或成本下降等。
[0131]接着，作为第一实施方式的水晶振荡器I的应用例，使用图7，对用于蚀刻量传感器的情况进行说明。该蚀刻量传感器8是将形成压电振动器的水晶振荡器I收纳在收纳容器81中而构成。水晶振荡器I的构成与所述图3所示的构成相同，且成为抑制对象的副振动以比主振动更高的频率进行振荡。所述收纳容器81例如包括基体82及盖体83，且在基体82的大致中央部形成着凹部84，以使水晶振荡器I的另一面侧的激励电极22面向由凹部84形成的气密的空间，使所述水晶振荡器I由收纳容器81保持。
[0132]另一方面，盖体83是以自上方侧覆盖载置于基体82上的水晶振荡器I的方式设置，且在设置着水晶振荡器I的区域的外侧，与基体82气密地连接。而且，在盖体83，以仅水晶振荡器I的一面侧的激励电极21及一面侧的水晶片10的一部分与蚀刻液接触的方式形成着开口部85。也就是说，开口部85为了在激励电极21的周围形成蚀刻区域，而以包围自激励电极21起5mm左右外侧的区域的方式而形成。而且，由于盖体83接触于蚀刻液，因此包含由比水晶片10对于蚀刻液的蚀刻速度更小的材质例如聚四氟乙烯。
[0133]进而，在收纳容器81中，分别与所述引出电极23、24连接的配线电极26、27，例如形成在基体82与盖体83之间，而引出电极23与配线电极26以及引出电极24与配线电极27分别电性连接。而且，例如一配线电极26经由信号线28而连接于振荡电路86，另一配线电极27接地。在该振荡电路86的后段经由频率测定部87而连接着控制部9。所述频率测定部87例如发挥对作为输入信号的频率信号进行数字处理且测定水晶振荡器I的振荡频率的作用。
[0134]所述控制部9具备如下功能:预先获取将振荡频率的变化量与蚀刻量建立关联的数据并储存在存储器中，求出与操作人员所输入的蚀刻量的目标值对应的振荡频率的变化量的设定值；在测定时求出水晶振荡器I的振荡频率的变化量；及在所述振荡频率的变化量成为所述设定值时输出规定的控制信号。而且，构成为具备以下功能:当例如在测定时所获得的振荡频率的变化量成为规定值时，将对应的蚀刻量显示在显示画面上。
[0135]此种蚀刻量传感器8以仅收纳容器81的一面侧接触于蚀刻液的方式连接于蚀刻容器71，这样一来，仅水晶振荡器I的一面侧的激励电极21、及水晶片10的一面侧的一部分接触于蚀刻容器71中的蚀刻液72。此外，虽蚀刻容器71中未记载被处理体，但实际上蚀刻容器71中成为蚀刻对象的被处理体、例如水晶片配置在规定位置。所谓该规定位置，是被处理体的被处理面与蚀刻量传感器8的一面侧的水晶片10在相同的时机接触于蚀刻液的位置。
[0136]接着，对本发明的蚀刻量传感器8的作用进行说明。首先，将被处理体搬入至蚀刻容器71中，并且对蚀刻容器71如上所述安装蚀刻量传感器8，将规定的蚀刻液72供给至蚀刻容器71内。而且，操作人员将蚀刻量的目标值输入至控制部9的显示画面上。这样一来，通过使被处理体接触于蚀刻液72而进行被处理面的蚀刻。另一方面，在蚀刻量传感器8中，仅水晶振荡器I的一面侧的激励电极21、及水晶片10的一面侧的一部分接触于蚀刻液72，水晶片10的一面侧的与蚀刻液72接触的区域逐渐被蚀刻。这样一来，如果随着蚀刻进行而水晶片10的外形尺寸逐渐变小,则主振动的振荡频率向高频侧移动。[0137]此时，在蚀刻量传感器8中，测定水晶振荡器I的频率信号的频率，将该所测定的频率储存在存储器中。然后，当例如在测定时所获得的振荡频率的变化量成为所述设定值时输出控制信号，通过例如未图示的治具而将被处理体自蚀刻液内搬出，使蚀刻处理结束。也就是说，蚀刻量传感器8的振荡频率的变化量对应于水晶振荡器I的蚀刻量，因此相当于被处理体的蚀刻量的评价值。该例中，蚀刻量传感器8及频率测定部构成蚀刻量检测装置。
[0138]根据本实施方式，由于在水晶振荡器I中形成着副振动抑制部25，因此随着副振动的振荡频率向低频侧移动，而副振动的增益减少。因此，即使水晶片10的蚀刻进行而主振动的振荡频率移动至高频侧，主振动的振荡频率与副振动的振荡频率也不会重叠，可防止频率跳跃，因此可确保较大的测量范围。
[0139]进而，例如第二实施方式的水晶振荡器Ia可用作如图8所示的温度补偿水晶振荡器(TCXO, Temperature Compensated Crystal Oscillator)。如果对图 8 简单地进行说明，则如果将包含AT切割部12的水晶振荡器部分设为2A，将包含轴反转部11的水晶振荡器部分设为2B，则水晶振荡器Ia具备独立地进行振动的两个振动区域，因此如图8所示，为方便起见，视作包含两个水晶振荡器2A、2B。
[0140]该TCX03具备:主振荡部41，用以将设定频率&的信号输出至外部；辅助振荡部51，用以使温度补偿用信号振荡；及控制电压供给部61，为了基于自辅助振荡部51输出的温度补偿用信号算出输入至主振荡部41的控制电压V。，而设置在这些主振荡部41及辅助振荡部51之间。图8中50是辅助振荡部51的控制电压Vltl的输入端，40是TCX03的输出端。
[0141]主振荡部41具备水晶振荡器2A及连接于该水晶振荡器2A的主振荡电路42。辅助振荡部51具备水晶振荡器2B及连接于该水晶振荡器2B的辅助振荡电路52。在所述主振荡部41的前段侧(输入侧)连接着已述的控制电压供给部61，且构成为自该控制电压供给部61经由变容二极管(varicap diode) 43而对主振荡部41施加控制电压V。。该控制电压供给部61构成为通过自主振荡部41的基准电压Vtl中减去温度补偿电压AV，而生成所述控制电压V。。
[0142]62是检测辅助振荡电路的振荡频率的频率检测部。63是温度推定部，用以基于由频率检测部检测出的频率而推定放置着水晶振荡器2A、2B的环境的温度。64是补偿电压运算部，用以基于由温度推定部63推定出的温度，对用以加在控制电压的设定电压上的温度补偿电压进行运算。65是用以将设定电压与温度补偿电压相加的加法运算部。
[0143]如果加热AT切割的水晶，则X轴的方向反转，X轴的方向反转了的水晶的频率与温度的关系大致成为一次函数。因此，通过检测水晶振荡器2B的振荡频率，而能够以高精度检测环境的温度。因此，可对水晶振荡器2A的振荡频率进行良好的温度补偿。
[0144]此处，对压电振动器中的主振动与副振动的关系进行考察。
[0145]压电振动器中的振动如果仅考虑主振动(厚度剪切振动)，则在振荡频率与导纳的关系中由如图9A所示的图表来表示。但是实际上，如上所述，由于在振荡器上存在引起副振动的部位，因此若除例如主振动以外还考虑例如轮廓剪切振动或弯曲振动作为副振动，则振荡频率与导纳的关系如图9B中所示般变化，在频率导纳的值突出。在压电振动器中该频率的振动为副振动之一。频率的值在图10所示的频率与时间经过的关系的图表中，可根据利用主振动的频率与温度的关系描绘的图表与利用副振动的频率与温度的关系描绘的直线的交点的频率的值求出。
[0146]此处，压电振动器的基波的频率设为图9A的最左侧的波峰的频率，将该频率的值设为fc!。如果副振动的性质产生变化，则图10中的表示副振动的直线移动，随之，与表示主振动的曲线的交点移动，因此fi的值产生变化。而且，如果图9B中与L相等，则主振动与副振动结合，产生被称为所谓的频率跳跃的现象，压电振动器整体显示出异常的行为。
[0147]本发明的副振动抑制部、即轴反转部的生成具有副振动的增益的衰减或副振动本身的抑制作用，例如在所述实施方式中，显示出水晶振荡器中的频率下降或主动下降的抑制效果。进而，作为所述的抑制频率跳跃的方法也较为有效。因此，可谓作为抑制因压电振动器中的副振动所致的不良影响的方法显示出有用的效果。
[0148]本发明除水晶片以外也可应用在陶瓷等压电体中。而且，主振动不仅为厚度剪切振动，而且也可为厚度纵振动、厚度扭转振动等。而且，成为本发明的抑制对象的副振动并不限于轮廓剪切振动或弯曲振动，也包含因非谐分音(inharmonix overtone)而引起的振动等。而且，压电片的形状并不限于矩形，也可为圆形状等。而且，在使用水晶片作为压电片的情况下，并不限于AT切割，也可为BT切割等。
[0149][实施例]
[0150]作为实施例，对第一实施方式的水晶振荡器测定振荡频率的温度特性。作为比较例，对图13所示的自第一实施方式的水晶振荡器中拆去副振动抑制部25的方式、即以往的水晶振荡器测定振荡频率的温度特性，将其设为比较例。
[0151]测定所使用的水晶振荡器使用以AT切割的基波模式进行振荡，且主振动的振荡频率为fa = 38.4MHz的水晶片。关于实施例的水晶振荡器及比较例的水晶振荡器，在图11所示的水晶振荡电路中用作水晶振荡器1，测定振荡频率，求出与fo的误差Af的温度特性。图11中Cl~C4是电容器，Rl~R3是电阻，LI是电感器，Tl是水晶管，Dl是二极管。
[0152]将作为结果所获得的频率特性示于图12A、12B中。图12A的图表是实施例的频率特性，图12B的图表是比较例的频率特性。图12A、12B中横轴是温度(V )，纵轴是频率偏差、即 Δ f/f0(ppm)。
[0153]由图12B的图表观察不到实施例中伴随温度变化的振荡频率的变化、即所谓的频率下降。另一方面，由图12B的图表观察到比较例中70°C附近的Frequency dips。
[0154]因此，关于本实施例，可推想通过水晶振荡器I中的副振动抑制部25的形成而抑制频率下降的产生。
[0155]而且，在第一实施方式的水晶振荡器I的变形例中也获得相同的结果。因此，认为:副振动抑制部25即使形成在激励电极的正下方，也显示出与形成在激励电极的范围外时相同的副振动抑制效果。
【权利要求】
1.一种压电振动器，其特征在于，包括: 板状的水晶片； 激励电极，设置在所述水晶片的两面 '及 副振动抑制部，为了抑制在与所述水晶片的王振动不冋的频率下进彳丁振汤的副振动，而通过使所述水晶片的晶轴反转而形成。
2.根据权利要求1所述的压电振动器，其特征在于:所述副振动抑制部是通过使作为所述水晶片的晶轴的X轴反转而形成的。
3.根据权利要求1所述的压电振动器，其特征在于:所述副振动抑制部是以对称于所述激励电极的中心部而设置多个。
4.根据权利要求1所述的压电振动器，其特征在于:所述副振动抑制部是设置在所述激励电极正下方，或与所述激励电极连接的引出电极正下方。
5.根据权利要求1所述的压电振动器，其特征在于: 所述水晶片具备晶轴未反转的第一区域、及晶轴反转了的第二区域， 在所述第一区域设置所述激励电极及所述副振动抑制部， 在所述第二区域中的所述水晶片的两面设置与所述激励电极不同的激励电极。
6.根据权利要求5所述的压电振动器，其特征在于:设置在所述第二区域的两面的激励电极，以及设置在所述第二区域以外的两面的激励电极是彼此独立而动作的。
7.根据权利要求1所述的压电振动器，其特征在于:所述主振动为厚度剪切振动，所述副振动为轮廓剪切振动或弯曲振动。
8.一种蚀刻量检测装置，其特征在于，包括: 压电振动器，为权利要求1所述的压电振动器，要蚀刻的被处理体被浸溃在蚀刻液的状态下，浸溃在与所述蚀刻液相同的蚀刻液中 '及 频率测定部，测定所述压电振动器的振荡频率，以评价所述被处理体的蚀刻量。
9.一种振荡器， 压电振动器，为如权利要求5所述的压电振动器； 主振荡电路，连接于所述第一区域的激励电极； 辅助振荡电路，连接于所述第二区域的激励电极 '及 电路部，基于所述辅助振荡电路的振荡频率，求得应加到所述主振荡电路的控制电压的设定电压的温度补偿电压。
【文档编号】H03H9/19GK103595369SQ201310349555
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年8月12日 优先权日:2012年8月13日
【发明者】小山光明, 武藤猛, 石川学, 佐藤信一 申请人:日本电波工业株式会社