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JP3998948B2 - 圧電振動子及びその製造方法 - Google Patents

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Description

【発明の属する技術分野】
この発明は、携帯情報機器などに用いられる圧電振動子に関する。
【従来の技術】
従来、圧電振動子を収納する容器内の真空度を上げるには、気密封止前に真空中でベーキング等を行い、表面に付着している水分等の真空度を低下させる要因となる物質を除去する方法が取られていた。また、内部に閉じ込められたガスを取り除くには、予め小さな穴を容器に空けておいて真空中でガスの発生の少ない方法で塞ぐ方法が取られていた。
【発明が解決しようとする課題】
封止前にベーキング等で脱ガスを行う方法では、封止の工程で発生するガスは内部に閉じ込められることになる。従って、例えば封止を陽極接合で行った場合に発生する酸素は内部に閉じ込められ、真空度が低下する。その結果、振動子の等価直列抵抗値Ｒ1が上昇する。等価直列抵抗値Ｒ1が高くなると携帯機器に使用された場合にはバッテリーの寿命が短くなる等の問題が発生する。
また、容器に小さな穴を空けておいて真空中で後から塞ぐ方法では封止する工程とは別に穴を塞ぐ工程が必要となり工数が増えてしまう。
【課題を解決するための手段】
そのような問題点を解決するために本発明では、封止した後に容器内部のガスをゲッタリングする方法として、例えば容器のガラス越しにＹＡＧレーザー等をAl、Ti,Zrなどの金属膜に照射する。
【作用】
このような方法によれば、レーザーの励起により加熱され金属が蒸発する。その蒸発した金属が容器内の酸素と化合して酸化金属となり、これにより内部の酸素は例えば酸化アルミニウムとなり真空度は上がる。たとえば、Al電極をレーザー照射した場合は 2Al＋3O→Al2O3となり、容器内の真空度は向上する。ここで金属はＡｌ、Ti、Zrまたはそれらの合金でもよい。本発明による方法では周波数微調整を行う時にレーザーで重りをトリミングする前にゲッタリング用の金属膜をレーザー照射するので工数はほとんど増えない。
【発明の実施の形態】
この発明では、圧電振動片を内部に有する気密容器の内壁に内部のガスをゲッタリングするための金属膜を有する圧電振動子とした。
この発明では、気密容器内に配置された圧電振動片の表面に内部のガスをゲッタリングするための金属膜を有する圧電振動子とした。
ここで金属膜が、アルミ、チタン、ジルコニウムから選ばれる少なくとも１種の金属または合金を使用することができる。合金としては、Al-Si合金はAl-Cu合金が使用可能で、特にAi-Cu合金のCuが１％から５％が使用可能である。
本発明では圧電振動片と圧電振動片の基端部に一体に形成され圧電振動片の周囲を囲む枠状部からなる圧電振動板と、圧電振動片の先端側に配置された重りと、前記重りと離間して前記圧電振動子の表面に配置された金属膜と、前記枠状部の上下面に前記金属膜を介して蓋と容器を有する圧電振動子。
またこの発明では、圧電振動片の一部に、発振用の電極及び周波数調整用の重りとは別に金属の膜を形成し、振動片を気密容器内に保持し、気密封止した後に外部からレーザー等で加熱することで気密容器内部の酸素をゲッタリングする製造方法を用いた。
さらに圧電振動子の気密容器内側の一部に金属の膜を形成し、振動片を気密容器内に保持し、気密封止した後に外部からレーザーで加熱し前記気密容器内部のガスをゲッタリングする製造方法を用いた。
【実施例】
本発明の実施例について添付図面に基づいて説明する。図１〜図５は本発明の原理を示す断面図である。
図１は、枠内に一体に形成された水晶振動片２の下面にAlからなる金属膜１を配置し、枠の上面をガラス蓋３、下面をガラス容器６で挟み、陽極接合して形成した圧電振動子である。そして、ガラス蓋３の上面からレーザービーム７を照射し、ガラス蓋３と水晶振動片２を透過したレーザービーム７が金属膜１を加熱し、蒸発た金属がガラス容器６内の酸素を吸収し、内部の真空度をあげることができる。
図２は、金属膜の配置を換えた例で、ガラス蓋３の下面に金属膜１を形成した。そして、ガラス蓋３の上面からレーザービーム７を照射し、金属膜１を加熱し、蒸発した金属が容器内の酸素と結合し、真空度が向上する。この実施例では、水晶振動片２に金属膜１が形成されていないので、ゲッタリングにより水晶振動片２の振動特性が変化することなく、振動子の設計が容易になる。
図１及び図２はガラスの容器に振動子を陽極接合で気密封止したタイプの圧電振動子である。陽極接合では、その原理から接合時に酸素が発生する。発生した酸素は容器内部の真空度を低下させ圧電振動子の特性を劣化させる。特に等価直列抵抗値が上昇する。そこで、容器内に配置された金属膜にレーザービームを照射し、加熱することにより容器内のガスを吸収し、等価直列抵抗を減少することができる。
図３はセラミック容器４に支持部を設け、支持部に水晶振動片の基部を固定し、セラミック容器４の表面にガラス蓋３を配置した振動子であり、金属膜１が水晶振動片２の上面に形成されている。
図４は金属膜１を水晶振動片２の下面に形成した例である。
図５は金属膜１を水晶振動片２の上面とした面の両面に形成した例である。
図１〜図５には、図６で示される音叉型の屈曲振動子が配置されている。この他に、厚み滑り振動子などの振動子でも適応可能である。水晶振動片２の先端部５に発振用の電極と周波数調整用の重り部５があり、酸素をゲッタリングする金属膜１が、周波数調整用の重り部５より基部側に形成されている。実施例ではAlをスパッタリングで膜付けした金属膜１が付いている。アルミニウム、チタン、ジルコニウムまたはその合金など酸化し易い金属であれば何でも使用できる。また、金属膜は上側、下側、上下両側のいずれでもよい。気密封止をした後、図７のようにゲッタリング用の金属膜にレーザーを照射するとアルミのスパッタ膜は瞬間的に蒸発する。そのときに、アルミは容器内の酸素と結合して酸化アルミニウムとなる。そして、容器内側のガラス等に蒸着する。その結果、容器内部は高真空になる。蒸発した膜は、振動子にも少し蒸着するが、酸化膜であるため電気的なショートは起こらない。また、細かい粒子であるため、脱落による周波数シフトをすることもない。さらに、酸化膜は安定した状態にあるので、容器内にガスが戻ることもない。図８は本発明による等価直列抵抗の変化の様子をグラフにしたものである。数列のレーザー照射により等価直列抵抗が十分に低下していることがわかる。
図３〜図５はセラミック容器内に振動片をマウントしてガラス蓋で封止した振動子である。同様にガラスの蓋の上からガラス越しにゲッタリング用の金属膜にレーザーを照射することで同様の効果を得ることが出来る。
【発明の効果】
この発明によれば、気密容器内にゲッタリング用の金属膜を形成することにより、容器内に存在するガスを、金属膜の加熱により吸収することができるので、陽極接合等により接合時に内部の圧力が増加し、振動特性が低下した圧電振動子の特性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す断面図
【図２】本発明の実施例を示す断面図
【図３】本発明の実施例を示す断面図
【図４】本発明の実施例を示す断面図
【図５】本発明の実施例を示す断面図
【図６】本発明の実施例を示す上面図
【図７】金属膜にレーザー照射する斜視図
【図８】レーザー照射列数と等価抵抗値変化のグラフ
【符号の説明】
１ 金属膜
２ 水晶振動片
３ ガラス蓋
４ セラミック容器
５ 周波数調整用重り部
６ ガラス容器
７ レーザービーム

Claims (5)

  1. 基部と、表面に形成された重りを有する圧電振動片を内部に有する気密容器の内壁に、前記気密容器の内部のガスをゲッタリングするための金属膜を、前記圧電振動片の長さ方向または幅方向に前記重りと離間して有する圧電振動子。
  2. 気密容器内に配置され、基部と、表面に形成された重りを有する圧電振動片の表面に前記気密容器の内部のガスをゲッタリングするための金属膜を、前記圧電振動片の長さ方向に前記重り部と離間して有する圧電振動子。
  3. 前記金属膜が、前記重りよりも前記基部側に形成されている請求項２記載の圧電振動子。
  4. 前記金属膜が、アルミニウム、チタン、ジルコニウムから選ばれる少なくとも１種の金属またはその合金からなる請求項１乃至３いずれか１項記載の圧電振動子。
  5. 圧電振動片と前記圧電振動片の基端部に一体に形成され前記圧電振動片の周囲を囲む枠状部からなる圧電振動板と、
    前記圧電振動片の先端側に配置された重りと、
    前記圧電振動片の長さ方向に前記重りと離間して前記圧電振動片の表面に配置された金属膜と、
    前記枠状部の上下面に前記金属膜を介して蓋と容器を有する圧電振動子。
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