JP2003332871A - 圧電振動子及び圧電振動子の製造方法 - Google Patents
圧電振動子及び圧電振動子の製造方法Info
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Landscapes
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 落下衝撃等で周波数変化の少ない信頼性の高
い圧電振動子の提供。 【解決手段】 周波数調整用の金属膜１の振動片の周辺
部を残してレーザースキャン６し、レーザービームでト
リミングすることで周波数調整を行う。
い圧電振動子の提供。 【解決手段】 周波数調整用の金属膜１の振動片の周辺
部を残してレーザースキャン６し、レーザービームでト
リミングすることで周波数調整を行う。
Description
【０００１】
【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および発振器に関する。
どに用いられる圧電振動子および発振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、音叉型振動子や縦型振動子等の圧
電振動子の周波数調整は、図１で示す水晶振動片の腕２
の先端部分に膜付けされた金属膜１をレーザービームで
トリミングすることで行っている。周波数調整用の金属
膜１は水晶振動子の腕２の先端部分全体にスパッタリン
グで膜付けされた下地の金属上に周波数粗調整用のＡ
ｇ、Ａｕ等の比重の高い金属が蒸着されている。トリミ
ングするレーザーは、ＹＡＧレーザー、半導体レーザ
ー、エキシマレーザー等を用いる。周波数の調整は、図
２に示すようにレーザービーム３を金属膜に照射して金
属膜を加熱、蒸発させることで重りを軽くして周波数を
高くする方法がとられている。レーザービーム３を照射
する場合、周波数調整精度を向上させるために、腕２の
幅に対して十分に細いビーム幅のレーザーを使用する。
従ってレーザービームは振動子の初期の周波数値によっ
て、通常、腕の先端部分から基部の方へ向かって１列か
ら十数列スキャンすることになる。
電振動子の周波数調整は、図１で示す水晶振動片の腕２
の先端部分に膜付けされた金属膜１をレーザービームで
トリミングすることで行っている。周波数調整用の金属
膜１は水晶振動子の腕２の先端部分全体にスパッタリン
グで膜付けされた下地の金属上に周波数粗調整用のＡ
ｇ、Ａｕ等の比重の高い金属が蒸着されている。トリミ
ングするレーザーは、ＹＡＧレーザー、半導体レーザ
ー、エキシマレーザー等を用いる。周波数の調整は、図
２に示すようにレーザービーム３を金属膜に照射して金
属膜を加熱、蒸発させることで重りを軽くして周波数を
高くする方法がとられている。レーザービーム３を照射
する場合、周波数調整精度を向上させるために、腕２の
幅に対して十分に細いビーム幅のレーザーを使用する。
従ってレーザービームは振動子の初期の周波数値によっ
て、通常、腕の先端部分から基部の方へ向かって１列か
ら十数列スキャンすることになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】水晶振動子の周波数調
整のためにレーザートリミングする場合、通常、異物の
付着を防止するために、図２に示す様に水晶振動片の裏
側から水晶を通してレーザービーム３を照射する。しか
し、図２に示すようにバリ５の様なものが、金属膜５の
レーザービーム３を照射した領域の周囲に発生する。レ
ーザービーム３の照射によって発生するバリ５は、エッ
ジ部においては、図３の断面図に示す様に、腕２の端部
から金属異物４として、不安定な状態で付着する。図４
は、この状態を上面から示した図で、振動片の、腕の端
部やレーザースキャン６の方向の端部に金属異物４が不
安定な状態で付着する金属異物４として残ることがあ
る。このときの金属異物４の形状によっては、振動子を
アセンブリした後で加わる衝撃等により、振動片から外
れることがある。重りが外れると振動周波数が高くなり
変化してしまう。また、最悪の場合、電極間に再付着す
るとショートして発振停止となる問題が発生する。
整のためにレーザートリミングする場合、通常、異物の
付着を防止するために、図２に示す様に水晶振動片の裏
側から水晶を通してレーザービーム３を照射する。しか
し、図２に示すようにバリ５の様なものが、金属膜５の
レーザービーム３を照射した領域の周囲に発生する。レ
ーザービーム３の照射によって発生するバリ５は、エッ
ジ部においては、図３の断面図に示す様に、腕２の端部
から金属異物４として、不安定な状態で付着する。図４
は、この状態を上面から示した図で、振動片の、腕の端
部やレーザースキャン６の方向の端部に金属異物４が不
安定な状態で付着する金属異物４として残ることがあ
る。このときの金属異物４の形状によっては、振動子を
アセンブリした後で加わる衝撃等により、振動片から外
れることがある。重りが外れると振動周波数が高くなり
変化してしまう。また、最悪の場合、電極間に再付着す
るとショートして発振停止となる問題が発生する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】このような問題を解決す
るために本発明では、振動子のエッジ部までレーザービ
ームでトリミングすることなく、内側部のみトリミング
するようにした。本発明では、圧電振動子において、振
動片の主面上でかつ、前記振動片の外周の少なくとも一
つの辺に接する周波数調整用の金属膜を有し、前記金属
膜が前記辺の近傍の非トリミング領域を設けた。ここで
非トリミング領域は、レーザービームの幅分、すなわち
振動片の辺から内側に２０μｍから６０μｍの幅とす
る。
るために本発明では、振動子のエッジ部までレーザービ
ームでトリミングすることなく、内側部のみトリミング
するようにした。本発明では、圧電振動子において、振
動片の主面上でかつ、前記振動片の外周の少なくとも一
つの辺に接する周波数調整用の金属膜を有し、前記金属
膜が前記辺の近傍の非トリミング領域を設けた。ここで
非トリミング領域は、レーザービームの幅分、すなわち
振動片の辺から内側に２０μｍから６０μｍの幅とす
る。
【０００５】本発明では、振動片の主面上でかつ、振動
片の外周の少なくとも一つの辺に接する周波数調整用の
金属膜を形成し、金属膜の辺の内側をトリミングし振動
周波数を調整し圧電振動子を製造方法することとした。
ここで、レーザービームの幅分だけレーザービームを照
射しない領域を設け、レーザービームの幅から辺の内側
に２０μｍから６０μｍの位置までトリミングすると良
い。
片の外周の少なくとも一つの辺に接する周波数調整用の
金属膜を形成し、金属膜の辺の内側をトリミングし振動
周波数を調整し圧電振動子を製造方法することとした。
ここで、レーザービームの幅分だけレーザービームを照
射しない領域を設け、レーザービームの幅から辺の内側
に２０μｍから６０μｍの位置までトリミングすると良
い。
【０００６】本発明では、音叉型圧電振動子の腕の先端
部に周波数調整用の金属膜を形成し、金属膜を腕の幅方
向の内側にかつ、腕の幅より狭くレーザートリミングし
周波数を調整することとした。ここで、レーザートリミ
ングを前記腕の幅方向を主走査方向として走査すること
とした。さらに、レーザートリミングを前記腕の先端部
から前記腕の基部の方向を副走査方向として行うことと
した。
部に周波数調整用の金属膜を形成し、金属膜を腕の幅方
向の内側にかつ、腕の幅より狭くレーザートリミングし
周波数を調整することとした。ここで、レーザートリミ
ングを前記腕の幅方向を主走査方向として走査すること
とした。さらに、レーザートリミングを前記腕の先端部
から前記腕の基部の方向を副走査方向として行うことと
した。
【０００７】本発明では、圧電材料からなるウエハ内に
縦横に複数の圧電振動子の外形形状を形成し、前記複数
の圧電振動子表面に重りとなる金属膜を形成し、前記金
属膜を前記圧電振動子の内側でかつ、前記圧電振動子の
幅より狭くレーザートリミングし周波数調整し、前記ウ
エハの上下面にそれぞれの圧電振動子の振動を可能とす
る凹部を有する蓋体を接合し圧電振動子を製造すること
とした。
縦横に複数の圧電振動子の外形形状を形成し、前記複数
の圧電振動子表面に重りとなる金属膜を形成し、前記金
属膜を前記圧電振動子の内側でかつ、前記圧電振動子の
幅より狭くレーザートリミングし周波数調整し、前記ウ
エハの上下面にそれぞれの圧電振動子の振動を可能とす
る凹部を有する蓋体を接合し圧電振動子を製造すること
とした。
【０００８】以上、周波数調整用の金属膜の、レーザー
トリミングの走査方向の振動片の周辺部分をトリミング
しないで周波数調整し圧電振動子を製造することとし
た。
トリミングの走査方向の振動片の周辺部分をトリミング
しないで周波数調整し圧電振動子を製造することとし
た。
【０００９】
【作用】このような方法によれば、レーザー照射部位が
振動片の外周から内側となり、融解した金属が、振動子
の最外周に形成されたり振動子の側面に不安定な異物が
残ることは無くなる。
振動片の外周から内側となり、融解した金属が、振動子
の最外周に形成されたり振動子の側面に不安定な異物が
残ることは無くなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明は周波数調整用の金属膜１
をレーザービームで加熱、蒸発させてトリミングする場
合に、振動子のエッジ部にはレーザービームを照射しな
いで内側の部分のみ行うことで、落下等で落ちる可能性
のある溶融した重りがエッジ部に残らない圧電振動子の
製造方法及び圧電振動子。
をレーザービームで加熱、蒸発させてトリミングする場
合に、振動子のエッジ部にはレーザービームを照射しな
いで内側の部分のみ行うことで、落下等で落ちる可能性
のある溶融した重りがエッジ部に残らない圧電振動子の
製造方法及び圧電振動子。
【００１１】
【実施例】（実施例１）本発明の実施例について添付図
面に元づいて説明する。図５は本発明の実施例を示す振
動子製造工程を示す上面図である。音叉型圧電振動子の
腕の先端部に、周波数調整用の金属膜１からなる重り
が、先端領域の上面全面に形成されている。ここで振動
子の振動周波数を測定し、目的とする周波数との差か
ら、金属膜１のトリミング量を算出する。
面に元づいて説明する。図５は本発明の実施例を示す振
動子製造工程を示す上面図である。音叉型圧電振動子の
腕の先端部に、周波数調整用の金属膜１からなる重り
が、先端領域の上面全面に形成されている。ここで振動
子の振動周波数を測定し、目的とする周波数との差か
ら、金属膜１のトリミング量を算出する。
【００１２】次に、音叉の腕の先端部を音叉の腕の幅方
向に、音叉の腕の長さ方向の辺の５０μｍ内側から、向
かい合う辺の外周の手前５０μｍまで、音叉の幅方向に
レーザースキャン６を行う。始めに、音叉の腕の先端
を、音叉の腕の幅方向に左から右にレーザースキャンし
た後、音叉の腕の先端の辺と並行で、かつ音叉の基部側
に、音叉の幅方向に次のレーザースキャン６を行う。以
下同様の操作を繰り返す。そして、金属膜１の基部側の
端部に近い領域で、レーザースキャン６の走査幅を狭く
し、以下順次、走査幅を狭くし、音叉の基部方向に走査
方向を移動する。
向に、音叉の腕の長さ方向の辺の５０μｍ内側から、向
かい合う辺の外周の手前５０μｍまで、音叉の幅方向に
レーザースキャン６を行う。始めに、音叉の腕の先端
を、音叉の腕の幅方向に左から右にレーザースキャンし
た後、音叉の腕の先端の辺と並行で、かつ音叉の基部側
に、音叉の幅方向に次のレーザースキャン６を行う。以
下同様の操作を繰り返す。そして、金属膜１の基部側の
端部に近い領域で、レーザースキャン６の走査幅を狭く
し、以下順次、走査幅を狭くし、音叉の基部方向に走査
方向を移動する。
【００１３】以上、音叉型圧電振動子の一本の腕につい
て説明したが、音叉の一対の腕の幅方向に連続してレー
ザースキャンし、以下音叉の基部に向かい、レーザース
キャンを繰り返し振動子の周波数調整を行う。 （実施例２）水晶ウエハ内に、縦横に配列した複数の圧
電振動子の外形形状を、フォトリソグラフィー技術によ
り作成する。次に、それぞれの電極パターンを形成した
後、振動周波数の測定を行い、振動周波数の設計値との
差を求める。次に、音叉型圧電振動子の幅方向を主走査
方向として、電極パターンの幅より左右で４０μｍ狭く
レーザースキャンを行い、以下音叉の基部に向かう方向
を副走査方向としてレーザースキャンを繰り返す。次
に、他の列の音叉型水晶振動子のレーザースキャンを行
う。
て説明したが、音叉の一対の腕の幅方向に連続してレー
ザースキャンし、以下音叉の基部に向かい、レーザース
キャンを繰り返し振動子の周波数調整を行う。 （実施例２）水晶ウエハ内に、縦横に配列した複数の圧
電振動子の外形形状を、フォトリソグラフィー技術によ
り作成する。次に、それぞれの電極パターンを形成した
後、振動周波数の測定を行い、振動周波数の設計値との
差を求める。次に、音叉型圧電振動子の幅方向を主走査
方向として、電極パターンの幅より左右で４０μｍ狭く
レーザースキャンを行い、以下音叉の基部に向かう方向
を副走査方向としてレーザースキャンを繰り返す。次
に、他の列の音叉型水晶振動子のレーザースキャンを行
う。
【００１４】ウエハ内のレーザースキャン後、ウエハの
上面と下面にそれぞれ音叉型水晶振動子が振動可能な凹
部を有する蓋体を接合する。最後に、ダイシングし、個
別の水晶振動子に分離する。フォトリソグラフィー技術
による外形形状作成の他に、ブラスト加工による外形形
状の作成も可能である。以上のように、ウエハ単位でレ
ーザートリミングを行い、図４の金属異物４の発生を防
止し、ウエハ表面の清浄度を高くした状態で、圧電振動
子と蓋体の接合をおこなうことにより、接合強度を高
め、製造歩留まりと環境信頼性を高めることができる。
最後に、複数の振動子が形成されたウエハと蓋体の積層
体をダイシングソーで切断し、圧電振動子を形成する。
これにより、ウエハー単位で圧電振動子を製造すること
ができる。
上面と下面にそれぞれ音叉型水晶振動子が振動可能な凹
部を有する蓋体を接合する。最後に、ダイシングし、個
別の水晶振動子に分離する。フォトリソグラフィー技術
による外形形状作成の他に、ブラスト加工による外形形
状の作成も可能である。以上のように、ウエハ単位でレ
ーザートリミングを行い、図４の金属異物４の発生を防
止し、ウエハ表面の清浄度を高くした状態で、圧電振動
子と蓋体の接合をおこなうことにより、接合強度を高
め、製造歩留まりと環境信頼性を高めることができる。
最後に、複数の振動子が形成されたウエハと蓋体の積層
体をダイシングソーで切断し、圧電振動子を形成する。
これにより、ウエハー単位で圧電振動子を製造すること
ができる。
【００１５】以上、音叉型圧電振動子について説明した
が、本発明は音叉型以外の矩形や円形の圧電振動子に対
しても適応可能である。
が、本発明は音叉型以外の矩形や円形の圧電振動子に対
しても適応可能である。
【００１６】
【発明の効果】この発明によれば、圧電振動子の周波数
粗調整時に金属膜の内側の部分のみレーザービームを照
射することにより、落下衝撃等で脱落する溶融金属異物
が振動片の周辺に付着するのを防止することができるの
で、落下衝撃による周波数シフトや発振停止のない信頼
性の高い振動子が実現出来る。
粗調整時に金属膜の内側の部分のみレーザービームを照
射することにより、落下衝撃等で脱落する溶融金属異物
が振動片の周辺に付着するのを防止することができるの
で、落下衝撃による周波数シフトや発振停止のない信頼
性の高い振動子が実現出来る。
【図１】圧電振動子の周波数調整用金属膜の位置を示す
上面図
上面図
【図２】レーザービームによるトリミングの状態を示す
断面図
断面図
【図３】先端部におけるレーザービームによるトリミン
グの状態を示す断面図
グの状態を示す断面図
【図４】従来の周波数調整方法を示す上面図
【図５】本発明の実施例を示す上面図
１ 金属膜
２ 水晶振動片の腕
３ レーザービーム
４ 金属異物
５ バリ
６ レーザースキャン
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０３Ｈ 9/19 Ｈ０１Ｌ 41/18 １０１Ａ
Claims (9)
- 【請求項１】 振動片の主面上でかつ、前記振動片の外
周の少なくとも一つの辺に接する周波数調整用の金属膜
を有し、前記金属膜が前記辺の近傍の非トリミング領域
を有する圧電振動子。 - 【請求項２】 前記非トリミング領域が前記辺から内側
に２０μｍから６０μｍの幅を有する請求項１記載の圧
電振動子。 - 【請求項３】 振動片の主面上でかつ、前記振動片の外
周の少なくとも一つの辺に接する周波数調整用の金属膜
を形成し、前記金属膜の前記辺の内側をトリミングし振
動周波数を調整する圧電振動子の製造方法。 - 【請求項４】 前記内側が前記辺から２０μｍから６０
μｍである請求項３記載の圧電振動子の製造方法。 - 【請求項５】 音叉型圧電振動子の腕の先端部に周波数
調整用の金属膜を形成し、 前記金属膜を前記腕の幅方向の内側にかつ、前記腕の幅
より狭くレーザートリミングし周波数を調整する音叉型
振動子の製造方法。 - 【請求項６】 前記レーザートリミングを前記腕の幅方
向を主走査方向として走査する請求項５記載の音叉型振
動子の製造方法。 - 【請求項７】 前記レーザートリミングを前記腕の先端
部から前記腕の基部の方向を副走査方向として行う請求
項６記載の音叉型振動子の製造方法。 - 【請求項８】 圧電材料からなるウエハ内に縦横に複数
の圧電振動子の外形形状を形成し、前記複数の圧電振動
子表面に重りとなる金属膜を形成し、前記金属膜を前記
圧電振動子の内側でかつ、前記圧電振動子の幅より狭く
レーザートリミングし周波数調整し、前記ウエハの上下
面にそれぞれの圧電振動子の振動を可能とする凹部を有
する蓋体を接合する圧電振動子の製造方法。 - 【請求項９】 周波数調整用の金属膜の周辺部分をトリ
ミングしないで周波数調整された圧電振動子の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002138507A JP2003332871A (ja) | 2002-05-14 | 2002-05-14 | 圧電振動子及び圧電振動子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002138507A JP2003332871A (ja) | 2002-05-14 | 2002-05-14 | 圧電振動子及び圧電振動子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003332871A true JP2003332871A (ja) | 2003-11-21 |
Family
ID=29699931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002138507A Withdrawn JP2003332871A (ja) | 2002-05-14 | 2002-05-14 | 圧電振動子及び圧電振動子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003332871A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006086702A (ja) * | 2004-09-15 | 2006-03-30 | Citizen Miyota Co Ltd | 音叉型振動子の周波数調整装置及び周波数調整方法、並びにその方法によって周波数調整された音叉型振動子 |
| JP2009124310A (ja) * | 2007-11-13 | 2009-06-04 | Citizen Holdings Co Ltd | 圧電振動子及びその製造方法 |
| JP2009171553A (ja) * | 2007-12-21 | 2009-07-30 | Seiko Instruments Inc | 圧電振動子及びその製造方法 |
| JP2011049992A (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Seiko Instruments Inc | 圧電デバイス及び圧電デバイスの製造方法 |
| JP2015128268A (ja) * | 2013-12-27 | 2015-07-09 | セイコーエプソン株式会社 | 振動素子、振動子、発振器、電子機器、物理量センサー、移動体および振動素子の周波数調整方法 |
| US11075611B2 (en) * | 2016-10-31 | 2021-07-27 | Daishinku Corporation | Frequency adjustment method for piezoelectric resonator device |
-
2002
- 2002-05-14 JP JP2002138507A patent/JP2003332871A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2006086702A (ja) * | 2004-09-15 | 2006-03-30 | Citizen Miyota Co Ltd | 音叉型振動子の周波数調整装置及び周波数調整方法、並びにその方法によって周波数調整された音叉型振動子 |
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