JP2008278183A

JP2008278183A - 周波数調整用マスク治具

Info

Publication number: JP2008278183A
Application number: JP2007119086A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Yasunaga; 浩樹安永
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2008-11-13

Abstract

【課題】水晶振動素子の周波数調整時に、水晶振動素子に金属の屑が付着することを防ぐ周波数調整用マスク治具を提供することを課題とする。
【解決手段】励振用電極を有する水晶振動素子が凹部空間内に搭載されている容器体を収容部に固定する搬送治具に重ね合わせて用いられる周波数調整用マスク治具であって、容器体の凹部空間が開口する方向が、収容部が開口する方向と同一となっており、板状のマスク本体に容器体の開口の大きさと同一または、大きいマスク側凹部が容器体側に形成され、マスク側凹部内に、水晶振動素子に形成された励振用電極の外周に沿った外形のマスク側貫通孔が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器等に用いられる水晶振動子を製造する際に使用する周波数調整用マスク治具に関するものである。

図７は、従来の周波数調整用マスク治具を容器体が固定した配列治具に重ね合わせた状態を示す断面図である。従来の水晶振動子は、凹部空間２０３を有する容器体２０１と水晶振動素子２０２と蓋体とから主に構成されている。
従来の水晶振動子の容器体２０１は、セラミック材料等から成る概略直方体からなり、一方の主面に開口する凹部空間２０３が形成されている。
水晶振動素子２０２は、前記凹部空間内底面に形成された圧電振動素子搭載パッド上に搭載されている。
蓋体は、前記容器体２０１の凹部空間２０３上に載置し、前記容器体２０１の側壁頂部と固着することにより、凹部空間２０３内を気密封止される。
このような水晶振動子において、前記容器体２０１の他方の主面の４隅には、外部接続用電極端子２０５である入出力端子、グランド端子が形成されている構造が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

このような水晶振動子の周波数調整は、搬送治具３００と周波数調整用マスク治具４００が用いられる。
搬送治具３００は、前記水晶振動素子２０２が搭載されている凹部空間２０３を有する容器体２０１を収容する収容部３０１が形成されており、収容部３０１の底面には、外部接続用電極端子２０５が測定できるように搬送治具側貫通孔３０２が形成されている。
周波数調整用マスク治具４００は、金属板から形成されており、水晶振動素子２０２の励振用電極２０４の外周と同程度のマスク側貫通孔４０１が形成されている。
まず、搬送治具３００に容器体２０１が固定されており、前記容器体２０１には、図５に示すように、両主面に励振用電極２０４が形成されている。そして、周波数調整用マスク治具に重ねた状態にする。この状態では、周波数調整用マスク治具のマスク側貫通孔４０１が励振用電極２０４に位置している。次に電気特性試験器から引き出された測定用ピンの先端を水晶振動子の外部接続用電極端子２０５に接触させて、水晶振動素子２０２の発振周波数を測定しながら、イオンガンによって、Ａｒ＋イオンなどのイオン化されたイオンビームを照射することにより、励振用電極２０４の表面を削除し、周波数の調整を行なっている（例えば、特許文献２を参照）。

特開２００１−２７４６４９号公報特開２００２−２９９９８２号公報

前記した従来の周波数調整用マスク治具４００を用いてイオンビームにて水晶振動素子２０２の励振用電極２０４の一部を削除すると、励振用電極２０４から削除された金属の屑が周波数調整用マスク治具４００の貫通孔周辺に付着していた。
この周波数調整用マスク治具４００を配置したり、取り外したりするときに、金属の屑が付着しているマスク側貫通孔周辺が、搬送治具３００や容器体１０に接触し、この付着した金属の屑が外れて水晶振動素子２０２に付着することにより発振周波数が変動してしまうといった課題があった。

本発明は前記課題に鑑みてなされたもので、水晶振動素子の周波数調整時に、水晶振動素子に金属の屑が付着することを防ぐ周波数調整用マスク治具を提供することを課題とする。

本発明の周波数調整用マスク治具は、励振用電極を有する水晶振動素子が凹部空間内に搭載されている容器体を収容部に固定する搬送治具に重ね合わせて用いられる周波数調整用マスク治具であって、容器体の凹部空間が開口する方向が、収容部が開口する方向と同一となっており、板状のマスク本体に容器体の開口の大きさと同一または、大きいマスク側凹部が容器体側に形成され、マスク側凹部内に、水晶振動素子に形成された励振用電極の外周に沿った外形のマスク側貫通孔が形成されていることを特徴とするものである。

本発明の周波数調整用マスク治具によれば、板状のマスク本体に容器体の開口の大きさと同一または、大きいマスク側凹部が容器体側に形成され、マスク側凹部内に、前記水晶振動素子に形成された励振用電極の外周に沿った外形のマスク側貫通孔が形成されていることによって、イオンビームにて水晶振動素子の励振用電極を削除する際に、励振用電極を構成している金属の屑が周波数調整用マスク治具のマスク側凹部に付着しても、周波数調整用マスク治具を配置したり、取り外したりするときに、金属の屑が被着しているマスク側凹部が、搬送治具や容器体に接触することがないため、この付着した金属の屑が外れることがなくなる。よって、金属の屑が水晶振動素子の表面に付着することを防止し、安定した発振周波数を出力することが可能となる。

以下、本発明における周波数調整用マスク治具の実施形態に関する詳細な説明を、各図を参照して行う。
また、説明を明りょうにするため構造体の一部を図示していない。更に図示した寸法も一部誇張して示している。

（第一の実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る周波数調整用マスク治具と搬送治具を示した分解斜視図である。図２は、本発明の実施形態に係る周波数調整用マスク治具を容器体が固定されている搬送治具に重ね合わせた状態を示す外観斜視図である。図３は、本発明の実施形態に係る周波数調整用マスク治具をマスク側凹部が形成されている面から見た斜視図である。図４は、本発明の実施形態に係る周波数調整用マスク治具を容器体が固定された搬送治具に重ね合わせた状態を示す断面図である。図５は、本発明の他の実施形態に係る周波数調整用マスク治具を容器体が固定された搬送治具に重ね合わせた状態を示す断面図である。図６は、本発明の実施形態に係る周波数調整用マスク治具を用いて製造した水晶振動子を示す断面図である。

図１〜図５に示すように、周波数調整用マスク治具５０は、容器体１０が固定された搬送治具に重ね合わせた状態で、前記容器体１０の一方の主面に開口する凹部空間内に搭載される水晶振動素子２０の励振用電極２１を削除し、水晶振動子１００の周波数を調整する際に用いるものである。以下、水晶振動子、搬送治具、周波数調整用マスク治具の順に説明する。

（水晶振動子）
図６に示すように、水晶振動子１００は、主面形状が矩形の容器体１０に、容器体１０の一方の主面に開口する凹部空間１１内に、水晶振動素子２０を搭載し、蓋体３０によって圧電振動素子２０が搭載された凹部空間１１を気密封止した構造である。

水晶振動素子２０は、水晶素板に励振用電極２１を被着形成したものであり、外部からの交番電圧が励振用電極２１を介して水晶素板に印加されると、所定の振動モード及び周波数で励振を起こすようになっている。
水晶素板は、人工水晶体から所定のカットアングルで切断し外形加工を施された概略平板状で平面形状が例えば四角形となっている。
励振用電極２１は、前記水晶素板の表裏両主面に金属膜を積層するようにして被着・形成したものであり、水晶素板の上面には第１の金属膜であるクロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）が形成され、第１１の金属膜の上面に第２の金属膜であるニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）が積層するように形成されている。
このような水晶振動素子２０は、その両主面に被着されている励振用電極２１と凹部空間１１内の底面に形成されている水晶振動素子搭載パッド１４とを、導電性接着剤４０を介して電気的且つ機械的に接続することによって凹部空間１１底面に搭載される。

導電性接着剤４０は、シリコーン樹脂の中に導電性フィラーが含有されているものであり、導電性粉末としては、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル鉄（ＮｉＦｅ）、またはこれらの組み合わせを含むものが用いられている。

容器体１０は、例えば、アルミナセラミックス、ガラス−セラミック等のセラミック材料から成る絶縁層を複数積層することよって形成されており、容器体１０の一方の主面には、中央域に開口する矩形状の凹部空間１１が形成されている。また、凹部空間１１を囲繞する容器体１０の側壁部の開口側頂面の全周には、環状の封止用導体パターン１２が形成されている。また、凹部空間１１の底面に形成される圧電振動素子搭載パッド１４を備えている。更に、容器体１０の他方の主面には外部接続用電極端子１３である入出力端子、グランド端子が形成されている。

また蓋体３０は従来周知の金属加工法を採用し、４２アロイ等の金属を所定形状に成形することによって製作され、前記蓋体３０の上面には、ニッケル（Ｎｉ）層が形成され、更にニッケル（Ｎｉ）層の上面の封止用導体パターン１２に対応する箇所に封止部材３１である金錫（Ａｕ−Ｓｎ）層が形成される。金錫（Ａｕ−Ｓｎ）層の厚みは、１０μｍ〜４０μｍである。例えば、成分比率が、金が８０％、錫が２０％のものが使用されている。また、このような封止部材３１は、封止用導体パターン１２の凹凸を緩和し、気密性の低下を防ぐことが可能となる。また、封止部材３１が薄すぎると当該機能を充分に発揮しない。

尚、容器体１０は、アルミナセラミックスから成る場合、所定のセラミック材料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して得たセラミックグリーンシートの表面に封止用導体パターン１２、外部接続用電極端子１３、圧電振動素子搭載パッド１４等となる導体ペーストを、また、セラミックグリーンシートに打ち抜き等を施して予め穿設しておいた貫通孔内にビア導体となる導体ペーストを従来周知のスクリーン印刷によって塗布するとともに、これを複数枚積層してプレス成形した後、高温で焼成することにより製作される。

また、容器体１０の側壁部の頂面に形成された封止用導体パターン１２は、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）等から成る基層の表面にニッケル（Ｎｉ）層及び金（Ａｕ）層を順次、容器体１０の環状に囲繞する形態で被着させることによって１０μｍ〜２５μｍの厚みに形成されており、その封止用導体パターン１２は、後述する蓋体３０を、蓋体３０に形成された封止部材３１を介して、容器体１０の側壁部の頂面に接合させるためのものであり、かかる封止用導体パターン１２を前記したように、Ｗ若しくはＭｏから成る基層の表面にＮｉ層及びＡｕ層を順次被着させた構成となしておくことにより、封止用導体パターン１２に対する封止部材３１の濡れ性を良好とし、水晶振動子の気密信頼性及び生産性を向上させる。

（搬送治具）
搬送治具６０は、例えば、ＳＵＳ等の金属材料が用いられ、前記容器体１０を確実に固定し、工程を流す際に用いられるものである。
図１に示すように前記搬送治具６０は、前記容器体１０を収容する大きさの収容部６１が複数形成されており、前記容器体１０の厚みよりも厚くなっている。
また、前記搬送治具６０に形成された収容部６１の底面には、前記容器体１０の外部接続用電極端子１３が形成されている位置に対応して、搬送治具側貫通孔６２が設けられている。この搬送治具側貫通孔６２は、コンタクトピンを容器体１０の外部接続用電極端子１３に接触させる際に用いられる。
これにより、容器体１０を搬送治具６０に固定した状態で、水晶振動素子２０の周波数特性を測定することができる。

（周波数調整用マスク治具）
図１〜図５に示すように、周波数調整用マスク治具５０は、前記容器体１０の凹部空間１１と対向する位置にマスク側凹部５１が形成されており、このマスク側凹部５１内であって、前記容器体１０に搭載された水晶振動素子２０の励振用電極２１の外周に沿った外形のマスク側貫通孔５２が設けられている。
この周波数調整用マスク治具５０は、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼によって構成された一枚板の金属板により構成されており、マスク本体には、前記マスク側凹部５１とマスク側貫通孔５２とが複数配列された状態となっている。

図４及び図５に示すように、マスク側凹部５１は、前記容器体１０の凹部空間１１の開口の大きさと同一または、大きくなるように形成されており、周波数を調整する際に、水晶振動素子２０の励振用電極２１から削りとった金属屑が付着するようになっている。
マスク側凹部５１は、マスク本体にエッチング加工法を用いることによって形成され、厚みが０．０５ｍｍ以上とする。

マスク側貫通孔５２は、前記マスク側凹部５１内に、前記水晶振動素子２０の励振用電極２１の外周に沿った外形で形成されている。
つまり、水晶振動素子２０の励振用電極２１の外周形状と同じ、または前記励振用電極２１の外周形状と相似形で前記励振用電極２１より大きい面積となるように形成されている。
前記マスク側貫通孔５２は、周波数を調整する際に、イオンガンからのイオンビームが前記励振用電極２１に照射されるようにする役割を果たす。

マスク本体の厚みは、０．１〜０．２ｍｍとし、マスク本体の厚みとマスク側凹部５１との厚みの差は、０．０５ｍｍ以上となるようにする。例えば、マスク本体の厚みが、０．２ｍｍの時は、マスク側凹部５１の厚みを０．０５〜０．１５ｍｍの間で任意に決めることができる。

前記周波数調整用マスク治具５０は、前記容器体１０が固定された前記搬送治具６０にマスク側凹部５１が容器体１０の凹部空間１１の開口と対向するように重ね合わせ、前記水晶振動素子２０の前記励振用電極２１が前記周波数調整用マスク治具５０のマスク側貫通孔５２から露出した状態で、前記水晶振動素子２０に所定の電圧を印加して厚みすべり振動を起こさせ、その周波数を測定しながら、イオンビームを照射することにより、前記水晶振動素子２０の周波数調整を行なう。

イオンビームは、イオンガンの内部にアルゴン（Ａｒ）ガスを導入した上、熱陰極を通電過熱して、熱陰極と陽極との間の直流放電によるＡｒプラズマを生成するとともに、高圧電源によってグリッドに対し電圧を印加することによってＡｒ＋イオンビームが発生する。このイオンビームを水晶振動素子２０の励振用電極２１に照射させることにより、励振用電極の質量が減少する方向に変動して、周波数が調整される。

このように本発明の実施形態に係る周波数調整用マスク５０を構成したことにより、前記マスク側凹部５１と前記水晶振動素子２０との間隔は、従来と比較して０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍ程度広くすることができる。よって、イオンビームにて水晶振動素子２０の励振用電極２１を削除する際に、励振用電極２１を構成している第２の金属膜であるニッケル（Ｎｉ）や金（Ａｕ）等の金属の屑が周波数調整用マスク治具５０のマスク側凹部５１に付着しても、前記周波数調整用マスク治具５０を配置したり、取り外したりするときに、金属の屑が被着しているマスク側凹部５１が、搬送治具６０や容器体１０に接触することがないため、金属の屑が被着しているマスク側凹部５１から付着した金属の屑が外れることがなくなる。よって、金属の屑が水晶振動素子２０の表面に付着することを防止し、安定した発振周波数を出力することが可能となる。

尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。
前記した本実施例では、前記容器体１０の水晶振動素子２０を搭載した水晶振動子を説明したが、容器体１０に集積回路素子が搭載されている水晶発振器でも構わない。

本発明の実施形態に係る周波数調整用マスク治具と搬送治具を示した分解斜視図である。本発明の実施形態に係る周波数調整用マスク治具を容器体が固定されている搬送治具に重ね合わせた状態を示す外観斜視図である。本発明の実施形態に係る周波数調整用マスク治具をマスク側凹部が形成されている面から見た斜視図である。本発明の実施形態に係る周波数調整用マスク治具を容器体が固定された搬送治具に重ね合わせた状態を示す断面図である。本発明の他の実施形態に係る周波数調整用マスク治具を容器体が固定された搬送治具に重ね合わせた状態を示す断面図である。本発明の実施形態に係る周波数調整用マスク治具を用いて製造した水晶振動子を示す断面図である。従来の周波数調整用マスク治具を容器体が固定された配列治具に重ね合わせた状態を示す断面図である。

符号の説明

１０・・・容器体
１１・・・凹部空間
１２・・・封止用導体パターン
１３・・・外部接続用電極端子
１４・・・水晶振動素子搭載パッド
２０・・・水晶振動素子
２１・・・励振用電極
３０・・・蓋体
３１・・・封止部材
４０・・・導電性接着剤
５０・・・周波数調整用マスク治具
５１・・・マスク側凹部
５２・・・マスク側貫通孔
６０・・・搬送治具
６１・・・収容部
６２・・・搬送治具側貫通孔
１００・・・水晶振動子

Claims

励振用電極を有する水晶振動素子が凹部空間内に搭載されている容器体を収容部に固定する搬送治具に重ね合わせて用いられる周波数調整用マスク治具であって、
前記容器体の凹部空間が開口する方向が、前記収容部が開口する方向と同一となっており、
板状のマスク本体に前記容器体の開口の大きさと同一、または大きいマスク側凹部が前記容器体側に形成され、
前記マスク側凹部内に、前記水晶振動素子に形成された前記励振用電極の外周に沿った外形のマスク側貫通孔が形成されていることを特徴とする周波数調整用マスク治具。