[发明专利]晶体振子的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及振动型陀螺仪等中利用的晶体振子的制造方法，特别涉及抑制产生面外振动即泄漏振动的制造方法。

背景技术

振动型陀螺仪等中利用的音叉型的晶体振子通过从晶体晶片切出规定形状的晶体振子的工序、形成用于使晶体振子振荡的电极的工序、以及将形成了电极的晶体振子安装到容器中的工序等而制造。特别，晶体振子的形状决定振动而对晶体振子的性能造成较大的影响，所以从晶体晶片切出晶体振子的外形形成工序是重要的工序。

图1是示意地示出以往的晶体振子的立体图。

此处，晶体振子200的外形是从晶体晶片通过根据蚀刻加工等进行的外形形成工序而切出的。该晶体振子200是用作振动型陀螺仪的振子，是作为振动脚具有2个驱动脚201、202和1个检测脚203的三脚音叉型振子。

在将晶体振子200例如用作振动型陀螺仪的情况下，将图1所示的X轴方向的弯曲振动用作驱动振动、将Z′轴方向的弯曲振动用作施加了角速度的情况的检测振动。因此，在没有施加角速度的状态下不产生Z′轴方向的振动。

图2是图1的以往的晶体振子200的A-A′剖面图，示出了驱动脚201、202的剖面。在图2中，省略了说明中不需要的部分。图2(a)是用于说明晶体振子200的驱动脚的驱动振动的图，图2(b)是用于说明晶体振子200的驱动脚的倾斜的驱动振动以及晶体的残渣形状的图。

图2(a)示出没有对晶体振子200施加角速度的状态下的理想的驱动振动，其振动方向S1是X轴方向。但是，在通过以往的制造方法制作的晶体振子中，即使在实际上没有施加角速度的情况下也如图2(b)所示，观测具有Z′轴方向的振动分量的倾斜振动(振动方向S2)。

其原因为，起因于晶体振子的加工精度、晶体的各向异性等，除了驱动振动(X轴方向的振动)以外，还产生在不对晶体振子200施加角速度的状态下不应产生的面外振动(Z′轴方向的振动)。

如果驱动脚201、202产生倾斜振动，则检测脚203的前端的轨迹成为向Z′轴方向的直线性的振动、或者X-Z′面内的椭圆振动。该Z′轴方向的振动分量被称为泄漏振动，由于该泄漏振动，从检测脚203的检测电极产生与科里奥利输出无关的泄漏信号，存在使陀螺仪的S/N比恶化、使温度特性恶化这样的问题。

另外，即使在基准频率产生用等的通常用途的音叉型晶体振子的情况下，振动也利用X轴方向的弯曲振动，Z′方向分量的泄漏振动导致水晶阻抗(CI值)的上升，存在导致特性恶化这样的问题。

对于泄漏振动，由晶体振动脚剖面形状的制造引起的偏差造成影响。特别，如图2(b)所示，在通过蚀刻制造晶体振子时形成的晶体的残渣形状的偏差造成影响。即，在晶体中存在蚀刻各向异性，具有根据结晶的方向而蚀刻速度不同这样的特性。因此，蚀刻后的晶体振子中的振动脚的侧面未被均匀地蚀刻而残留残渣。

考察由于残渣的影响而产生泄漏振动。

一般，在考察梁等的弯曲的情况下，考虑剖面的主轴。剖面的主轴由正交的2个轴构成，如果对梁向与主轴相同的方向施加弯曲力，则梁向与力相同的方向弯曲。另一方面，在向与主轴不同的方向施加了弯曲力的情况下，梁向与施加了力的方向不同的方向弯曲。

在晶体振子的情况下，通过压电效果施加弯曲力的是X轴方向。因此，如果主轴的一方与X轴相同，则在X轴方向上引起振动，而不产生泄漏振动。另一方面，如果主轴从X轴脱离而倾向于Z′方向，则施加弯曲力的方向与主轴的方向不一致，所以振动成为含有Z′轴分量的倾斜振动，而产生泄漏振动。

主轴由该梁(振动脚)的剖面形状决定。在单纯的例子中，关于具有对称轴的剖面，该对称轴以及与其垂直的轴是该剖面的主轴。例如，如果是长方形的剖面，则各边的2等分线分别是主轴。

在希望得到没有泄漏振动的晶体振子的情况下，需要主轴的一方与X轴平行。主轴由于是正交的2个轴，所以如果与X轴或Z′轴平行的对称轴处于剖面，则存在与X轴平行的主轴。即，如果剖面形状上下对称、或者左右对称，则不产生泄漏振动。

考虑在如已经说明的例子那样制造了晶体振子的情况下，可否得到具有这样的对称轴的振子。如果通过湿蚀刻制造晶体振子，则在振动脚侧面一定残留残渣。因此，由该残渣的形成方法，决定剖面的主轴。在考虑晶体振子的剖面的主轴时，首先需要考虑残渣如何形成的。残渣的形状根据蚀刻的时间、条件而不同，所以无法一概而论，但因为寻找大概相同的倾向，所以此处根据按照发明者进行的实验条件观察的结果来说明残渣的形成方法。