JPH0257009A - 圧電共振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は圧電共振器に関し、振動子および電極板の加工
容易化に関するものである。

〈従来の技術〉 第９図はこの種の圧電共振器の従来例を示す断面図であ
る。第９図において１は円板状の振動体であり１一方の
面は平面、他方の面は球状に形成されている。２，３は
電極板で中央部に電極４゜５が形成され周縁にはリング
状にスペーサ６．７が形成されている。８．９は電極４
，５に接続された電源接続端子である。なお１図は振動
体と電極板を組合せる前の状態を示しており１組み合せ
た状態ではイで示す周縁部が電極板２，３のスペサ６，
７に挟まれ電ｆｉｉ４と振動体の球面および電極５と平
面部が僅かな距離を隔てて対向して固定される。

第１０図は振動体の平面図である。図において１０はリ
ング状の貫通孔で振動体の周縁近傍に中央部口と周縁部
イを連結する４本の連結梁１１を残して形成されている
。なお、これらは図示しない容器内に収納される。

上記構成において、接続端子８．９に交流電源を接続す
ると連結梁１１に支持された振動部口か固有振動により
振動する。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、上記従来例において振動体の一面を球状に加
工しであるのは振動体に発生した振動を内部に封じ込め
て振動の減衰を防止する為である。

しかしなからこの従来例の様に振動体の一方の面を球状
に加工すると、その球面の加］−のみならず電極板の面
も球面加工をしなければならないので製作費か高価にな
るという問題かある。また従来は貫通孔を超音波加工に
より加圧しているが。

この加工方法は大量生産に不向きであり、また加工後歪
みが残るので経年変化が発生し固有振動数か変化すると
いう問題があった。

本発明は上記従来技術の問題点に鑑みて為されたもので
振動体を加工が簡単な形状とし、加工歪みのない方法を
用いることにより、Ｑ値が高く長期的に安定度の高い圧
電共振器を実現することを目自勺とする。

く課題を解決するための手段〉 」１記問題点を解決するための本発明の構成は円板の両
面の中心部に断面凸状の段部か形成されるとともに、前
記円板の周縁部近傍に力感度係数か０となる位置に前記
中心部と周縁部を連結する４本の連結梁を残してリンク
状に形成された貫通孔を有する水晶振動体と、前記振動
体と約同径とされ、一方の面の中心部に電極が形成され
るとともにその周縁に前記凸部より厚い厚さの金属ｊ脅
か形成された一対の電極板を有ｊ〜、前記振動体の段部
と電極板の電極を対向さぜな状態で前記振動体を前記電
極板でザンドイッチ状に固定したことを特徴とするもの
である。

く実方缶例〉 以下２本発明を図面に基づいて説明する。第１図は本発
明に係かる圧電共振子の一実施例を示ず断面構成図、第
２図は振動体の平面図、第３図は電極板の平面図である
。

これらの図において、振動体２ｏはＡ　Ｔカット水晶基
板から製作された円板であり１両面の中央（口部）かわ
すかに厚内とされ断面凸状に形成されている。この円板
の周縁近傍には力感度係数が０となる位ｆｉ　（−１−
Ｘ軸がら左右に約６０°回転した位置と、そこから更に
約６０’回転した位置）の４箇所に連結梁２７を残して
円状の貫通孔２８か形成されている。

２３、．２２は振動体と同様の材質のＡＴカッ１へ水晶
基板から形成された電極板で、その中央部にＡ　ｕの薄
膜電極２３．２４が形成され４周縁にはスペーサとして
機能するＡ　ｕの金属層２５２６が形成されている。な
お、中央部の薄膜電極２３２４は第３図に示すようにリ
ンク状の金属層の一部を削除して外部へ取り出される。

上記構成において１図示しない電源から電極２３．２４
に交流電圧を印加すると振動体２ｏが固有振動数で振動
するか、振動体に凸部を設けているなめ、その振動は貫
通孔の位置まで伝わらす凸部との境界の段部て反射する
。その結果振動エネルギーを凸部に閉じこめることが出
来る。従って振動体の凸部以外の部分の変位を低減する
ことが出来、Ｑ値を高めることが出来る。

第４図は振動体の連結梁の位置と力感度係数の関係を示
す図で、−＋−Ｘ軸を中心としてここから角度ψの位置
に力Ｆを印加しながら感度係数を求めたものである。図
によれば、＋Ｘ軸を中心として左右に約６０°の位置と
約１２０°の位置で力感度係数が０になることが分る。

従って本発明ではこの位置に連結梁を形成することによ
り、支持部１．５ｍｍ、凸部の径ａを８ｍｍおよび１０
ｍｍとし１段差量と振動振幅の減衰量の関係を示すもの
である。

図によれば段差量を１〜３μｍ程度とすることにより振
動振幅の減衰量を９９％以下にすることか出来る。

第６図は本発明の振動体の概略加エエ稈を示す説明図で
ある。二り稈に従って簡単に説明する。

工程　１） 水晶ウェハを洗浄する。

工程　２） ウェハの両面にＣｒとＡｕのスパッタリングを行う。

工程　３） レジストを塗布し型抜きレジストパターニングを行う。

工程　４） パターニングを行って露出しなＡｕ、Ｃｒのエツチング
を行い１段部（厚内）とすべき部分のレジストパターニ
ングを行う。

工程　５） 水晶の異方性エツチングを行い１円板状の振動体を形成
する。

工程　６） 周縁部をエツチングして段部を形成する。

工程　７） Ａｕ、Ｃｒのエツチングを行う。

次に第７図を用いて電極板の概略加工工程を示す。工程
に従って簡単に説明する。

工程　１） 水晶ウェハを洗浄する。

工程　２） ウェハの両面にＣｒとＡｕのスパッタリングを行い、レ
ジストを塗布し金属層を形成すべき形状にパターニング
を行う。

工程　３） Ｃｒ、Ａｕ層の上にＡｕメツキを行って約１０μｍ程度
の厚さに金属層を形成する。

工程　４） 金属層を含むウェハ全体にレジストを塗布し。

電極板の形状にパターニングを行う。

工程　５） パターニングにより露出しなＡｕ、Ｏｒのエツチングを
行い水晶を露出させる。

工程　６） 水晶の異方性エツチングを行い２円板状の電極板を形成
する。

工程　７） Ａｕ、Ｃｒのエツチングを行う。

本発明の振動体および電極板は上記工程により製作する
が、水晶の加工に際してはすべてエツチングを用いてい
る為、加工による応力か発生することがない。

第８図は振動体の他の実施例を示すもので凸部を複数段
に形成している。この様な形状に加工することにより、
より完全に振動エネルギーを凸部に閉じこめることが可
能である。

〈発明の効果〉 以上、実施例とともに具体的に説明したように本発明に
よれば１円板の両面の中心部に断面凸状の段部を形成し
、力感度係数がＯとなる位置に連結梁を形成した振動体
と、この振動体と同様の材質の水晶を用いて電極板を作
成し、スペーサとなる金属層を金で形成したので、Ｑ値
の高い経年変化の少ない圧電共振器を実現することが出
来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の共振器の一実施例を示す断面構成図、
第２図は振動体の平面図、第３図は電極板の平面図、第
４図は連結梁の位置と力感度係数の関係を示す図、第５
図は振動梁の段部における振動振幅の減衰状態を示す図
、第６図は振動体の概略加工工程を示す図、第７図は電
極板の概略加工工程を示す図、第８図は振動体の他の実
施例を示す図、第９図、第１０図は従来例を示す図であ
る。 ２０・・・振動体、２１．２２・・・電極板、２３．２
４・・・電極、２５．２６・・・金属層、２７・・・連
結梁。 ２８・・・貫通孔。 セ〈゛？徒漿張 覧敲茸ハ１蛤にＥ 第 乙 図 工杼 氷晶 ｃ＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝フｅ−Ｃ
ヒ、ＡαＳ〕 に〕 ロロぐ＝ｉミコ 口Ω（コζＣ 口ＯＣ〕て口 第 図 第 １θ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）円板の両面の中心部に断面凸状の段部が形成される
   とともに，前記円板の周縁部近傍に力感度係数が０とな
   る位置に前記中心部と周縁部を連結する４本の連結梁を
   残してリング状に形成された貫通孔を有する水晶振動体
   と，前記振動体と約同径とされ，一方の面の中心部に電
   極が形成されるとともにその周縁に前記凸部より厚い厚
   さの金属層が形成された一対の電極板を有し，前記振動
   体の段部と電極板の電極を対向させた状態で前記振動体
   を前記電極板でサンドイッチ状に固定したことを特徴と
   する圧電共振器。 ２）前記水晶振動体および電極板はＡＴ板を用いてフォ
   トリソグラフィと異方性エッチングの技術を用いて形成
   され，電極および金属層の材質として金を用いたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の圧電共振器。