电子器件、电子设备和移动体的制作方法_2

文档序号:9566804阅读:来源:国知局
部3的构成材料,只要具有支承振动基板21所需的机械强度即可,没有特别限定,可以使用例如各种硅材料、各种陶瓷材料、各种玻璃材料等。
[0070]其中,特别优选使用硅,更优选使用单晶硅。利用硅,能够通过蚀刻,以高尺寸精度高效地形成基部3。
[0071]本实施方式的基部3由单晶硅构成。在俯视时,基部3呈矩形(长方形),其长轴与Y轴方向平行,短轴与X轴方向平行。此外,构成基部3的单晶硅的晶体方位< 110 >分别与X轴方向和Y轴方向平行。即,基部3的长边302和短边303分别与构成基部3的单晶硅的晶体方位< 110 >平行。此外,晶体方位< 110 >是汇总晶体方位[110]和与其等效的晶体方位来表现的方式。
[0072]此外,基部3只要在俯视时为矩形即可。在矩形中,除了包含长方形以外,还包含正方形、准长方形或准正方形的形状等。准长方形或准正方形的形状是指,内角偏离90°的四边形(例如内角在90±5°左右的范围内发生偏离的四边形)或将角部倒角而赋予圆角的四边形等。
[0073]此外,凹部31与振动基板21的框部26的内侧的区域对应地设置。S卩,在从与Z轴平行的方向俯视时,凹部31被设置为包含基部27和振动臂28、29、30。由此,振动臂28、29,30能够向图3的下方位移凹部31的量。
[0074](盖体)
[0075]盖体7 (盖体部)呈以Z轴方向为厚度方向的大致板状,且具有朝-Z侧开口的凹部71。具体而言,盖体7具有平板状的板体72和设置在板体72的下表面的外周部的框体73,框体73的内侧的空间与凹部71对应。
[0076]作为盖体7的构成材料,只要具有保护振动片2所需的机械强度即可,没有特别限制,可以使用例如各种硅材料、各种陶瓷材料、各种玻璃材料、各种金属材料等。
[0077]其中,特别优选使用单晶硅。利用单晶硅,能够通过蚀刻以高尺寸精度高效地形成盖体7。
[0078]此外,凹部71与振动基板21的框部26的内侧的区域对应地设置。即,在从与Z轴平行的方向俯视时,凹部71与凹部31对应地设置。由此,振动臂28、29、30能够朝图3的上方位移凹部71的量。
[0079]此外,如图2所示,盖体7在俯视时呈六边形。此外,盖体7构成为小于振动基板21及基部3,在从上方观察振子1时,振动基板21的一部分从盖体7突出。在该突出部分设置有端子部41、42。
[0080](中间层)
[0081 ] 中间层6被设置在振动基板21与基部3之间。而且,利用中间层6使振动基板21的框部26与基部3接合。由此,振动基板21的框部26与基部3被气密密封。
[0082]此外,盖体7与振动基板21的框部26接合。由此,振动基板21的框部26和盖体7被气密密封。盖体7与振动基板21的接合方法没有特别限定,例如可举出直接接合、阳极接合、使用焊料或焊锡等的金属接合、焊接、铆接等。
[0083]通过这样接合基部3、振动基板21和盖体7,使由凹部31、凹部71和框部26划分出的空间S与外部隔离。而且,分别在减压气氛下或惰性气体气氛下进行中间层6与振动基板21的接合以及振动基板21与基部3的接合,由此,能够使空间S内保持减压状态或惰性气体封入状态。
[0084](振动基板)
[0085]此处,振动基板21呈以Z轴方向为厚度方向的大致板状。此外,振动臂28、29、30彼此从基部27朝相同方向延伸。
[0086]振动臂28、29、30延伸的方向与基部3的长边302延伸的方向相交。在本实施方式的情况下,在设振动臂28、29、30延伸的方向与Y轴方向所成的角度为Θ时,角度Θ为超过0°且小于90°。通过将振动臂28、29、30延伸的方向与基部3的长边302延伸的方向设定为满足这样的条件,能够确保振动臂28、29、30的长度比较大,而不会增大基部3的外形尺寸。换言之,基部3的对角线比长边302长,因此,通过使振动臂28、29、30沿着该方向延伸,能够实现基部3的小型化,而不会缩短振动臂28、29、30的长度。其结果是,既能够抑制石英阻抗(CI值)的上升及谐振尖锐度(Q值)的下降这样的振动特性的恶化,又能够实现小型的振子1。
[0087]如上所述,振动臂28、29、30延伸的方向与Y轴方向所成的角度Θ只要超过0°且小于90°即可,但优选为40°以上且50°以下,更优选为44° 3(V以上且45° 3(V以下。通过在所述范围内设定角度Θ,能够确保振动臂28、29、30的长度足够长,而不会增大基部3的外形尺寸,因此,能够更好地兼顾振动特性恶化的抑制和振子1的小型化。
[0088]此外,在上述说明中,设振动臂28、29、30延伸的方向与Y轴方向所成的角度为Θ而规定了其范围,但该角度Θ也可以是振动臂28、29、30延伸的方向与X轴方向所成的角度。在该情况下,角度Θ也优选为所述范围内。
[0089]此外,在本实施方式中,振动臂28、29、30延伸的方向与构成基部3的单晶硅的晶体方位< 100 >平行。此外,晶体方位< 100 >是汇总晶体方位[100]和与其等价的晶体方位(例如[010]和[001])来表现的方式。
[0090]因此,在本实施方式中,振动臂28、29、30延伸的方向与Y轴方向所成的角度Θ可以说等于构成基部3的单晶硅的晶体方位< 110 >与晶体方位< 100 >所成的角度。这样,使基部3的长边302和短边303延伸的方向与构成基部3的单晶硅的晶体方位< 110>平行且使振动臂28、29、30延伸的方向与构成基部3的单晶硅的晶体方位< 100 >平行,由此,能够利用单晶硅的蚀刻各向异性,简单且准确地形成使前者的方向与后者的方向相交的状态。因此,在本实施方式的振子1中,容易提高各部的尺寸精度,使振动特性接近设计值。其结果是,能够实现小型化且可靠性高的振子1。
[0091]这样的振动臂28、29、30的延伸方向相互平行,且沿与振动臂28、29、30延伸的方向垂直的方向排列。其中,振动臂30位于振动臂28与振动臂29之间。
[0092]在这些振动臂28、29、30中,基部27侧的端部(基端部)为固定端,与基部27相反侧的端部(末端部)为自由端。此外,基部27中的与振动臂28、29、30相反侧的端部与框部26连接。在俯视时,框部26呈框状,在其内部配置有基部27及振动臂28、29、30。此夕卜,框部26、基部27和振动臂28、29、30 —体地形成。如上所述,以利用基部3和盖体7夹着框部26的方式支承框部26,因此,振动臂28、29、30的基端部经由基部27及框部26支承于基部3。由此,能够可靠地支承振动臂28、29、30,从而能够抑制振动臂28、29、30中激励出的振动变得不稳定。
[0093]此外,各振动臂28、29、30在长边方向的整个区域中宽度固定。此外,各振动臂28、29,30也可以具有宽度不同的部分。
[0094]此外,振动臂28、29、30形成为长度彼此相同。此外,振动臂28、29、30的长度是根据各振动臂28、29、30的宽度、厚度等来设定的,也可以彼此不同。
[0095]此外,在振动臂28、29、30的各末端部,可以根据需要设置横截面积比基端部大的质量部(锤头)。在该情况下,能够进一步使振动片2小型化,进一步降低振动臂28、29、30的弯曲振动的频率。
[0096](质量部)
[0097]如图2、3所示,在这样的振动臂28的上表面281上,设置有质量部51。该质量部51是通过例如能量束的照射将一部分或全部去除而得到部分,用于减少质量、调整振动臂28的谐振频率。同样,在振动臂29的上表面291上,设置有质量部52,此外,在振动臂30的上表面301上,设置有质量部53。
[0098](压电元件)
[0099]此外,如图2?4所示,在这样的振动臂28上设置有压电体22,此外,在振动臂29上设置有压电体23,此外,在振动臂30上设置有压电体24。由此,即使在振动臂28、29、30自身不具有压电性的情况下、或者在尽管振动臂28、29、30具有压电性但其极化轴或晶轴的方向不适合于Z轴方向的弯曲振动的情况下,也能够比较简单且高效地使各振动臂28、29、30沿Z轴方向弯曲振动。由此,能够实现稳定的振动。此外,由于振动臂28、29、30不依赖于压电性的有无、极化轴及晶轴的方向,因此,扩大了各振动臂28、29、30的材料的选择范围。因此,能够比较简单地实现具有期望的振动特性的振动片2。
[0100]压电体22具有如下功能:因通电而伸缩,使振动臂28沿Z轴方向弯曲振动。此夕卜,压电体23具有如下功能:因通电而伸缩,使振动臂29沿Z轴方向弯曲振动。此外,压电体24具有如下功能:因通电而伸缩,使振动臂30沿Z轴方向弯曲振动。
[0101]如图4所示,这样的压电体22是在振动臂28上依次层叠绝缘体层221、第一电极层222、压电体层(压电薄膜)223、第二电极层224而构成的。同样,压电体23是在振动臂29上依次层叠绝缘体层231、第一电极层232、压电体层(压电薄膜)233、第二电极层234而构成的。此外,压电体24是在振动臂30上依次层叠绝缘体层241、第一电极层242、压电体层(压电薄膜)243、第二电极层244而构成的。
[0102]以下,依次对构成压电体22的各层进行详细说明。此外,压电体23、24的各层的结构与压电体22相同,因此省略其说明。
[0103](第一电极层)
[0104]第一电极层222从基部27上方朝向振动臂28上方,沿着振动臂28的延伸方向设置。
[0105]在本实施方式中
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