JP2019216320A - 水晶デバイス及び水晶デバイスの周波数調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 外部電極により遮蔽される第１領域と、遮蔽されない第２領域とを有する質量調整金属膜に対して、少なくとも前記第２領域に周波数微調整痕の形成を可能とすることで、絶縁不良等が生じることなく周波数の微調整が可能となり、良好な歩留りを得ることのできる水晶デバイスを提供することにある。【解決手段】 基部から延びる振動腕が、第１幅を有する第１振動部と、第１幅より幅広の第２幅を有する第２振動部と、を有し、第２振動部の少なくとも第１の平面に質量調整金属膜２５が形成される水晶振動片１１と、水晶振動片１１を気密封止するケース１２と、前記ケース１２の前記第１の平面側の外表面に設けられる外部電極２０と、を備え、前記質量調整金属膜２５は、前記外部電極２０により遮蔽される第１領域と、遮蔽されない第２領域と、を有し、前記第２領域には少なくとも周波数微調整痕２６が形成される。【選択図】 図１

Description

本発明は、周波数の微調整が可能な調整領域を備えた水晶デバイス及び水晶デバイスの周波数調整方法に関するものである。

水晶デバイスにあっては、目標とする発振周波数が得られるように、設計時において各部の寸法や励振電極パターンなどが設定される。ただし、このような設計値に基づいて製造されていても、製造条件や周囲環境によって目標値からずれる場合があるため、製造の最終段階で周波数の調整が行われている。

音叉型の水晶デバイスの発振周波数は、振動腕の先端部の重さを変えることによって調整を行っている（特許文献１、２）。このような調整方法としては、振動腕の先端部に金属膜を蒸着することによって徐々に重くしながら周波数を下げる方向で調整する方法と、振動腕の先端部をレーザビームやイオンビームなどで削り取るようにして軽くしながら周波数を上げる方向で調整する方法とがある。特に小型の水晶デバイスにあっては、調整位置の精度が出しやすいことから、レーザビームを用いた調整方法が広く用いられている。

また、水晶デバイスの多くは、外部端子からキャビティ内部に繋がるリード電極を持つセラミックパッケージに導電性の接着剤で水晶振動素子を搭載した後、レーザビームやイオンビームによって最終となる周波数調整を行い、その後、金属リッド等の蓋体で真空封止することによって完成している。

このように、蓋体によって水晶振動素子を真空封止する前に周波数調整を行う方法に対して、特許文献３に開示されているように、水晶振動素子を真空封止した後に、蓋体等の外側からレーザビームを照射することによって最終的な周波数調整を行う方法が知られている。

特開２００３−３３２８７１号公報 特開２００３−３３２８７２号公報 特開２０１１−０８２７３６号公報

水晶デバイスの周波数調整前における発振バラツキは、水晶振動片の形状加工の寸法ズレに起因するものが多い。これは、小型化に伴って、相対的に寸法ズレの影響が大きくなり、それによって周波数のバラツキが大きくなってしまうからである。周波数調整量は、小型のものほど大きくなるという傾向があることから初期段階の周波数調整はレーザ等のビーム照射によって行うことが多い。

従来の水晶デバイスの製造工程にあっては、高真空の封止装置内でセラミック等のパッケージ内に収容された水晶振動素子の所定位置にレーザビーム又はイオンビームを照射することによって周波数調整を行う。その後、ろう材等を介して金属リッドをパッケージ上に被せ、前記ろう材を電子ビームによって溶融することによって水晶デバイスを真空封止している。

しかしながら、上記方法では、真空中で調整した周波数がその後に行われる封止工程において発生する熱やガスなどの影響によって変動する場合がある。このため、周波数オフセットを実施したとしても、水晶振動素子の個体差や封止時における外部環境の変化によって、封止前と封止後との間で周波数値に差が生じてしまうこととなる。これによって、水晶デバイスの最終的な周波数値にバラツキが生じるなどして製品歩留まりの低下を引き起こすといった問題が生じていた。

この点、特許文献３に開示されているように、水晶振動素子が封止された蓋体の外側からレーザビームを照射する方法にあっては、最終製品となる水晶デバイスに対して調整を行うため、最終的なバラツキを抑えることが可能となっている。しかしながら、封止された水晶振動素子が外部から視認できないため、赤外線等によってレーザビームを照射する位置を正確に検出させる必要があり、そのための制御や工程が必要になるといった問題があった。また、特許文献３では、蓋体側がレーザビームの照射面、パッケージ側が測定用のプローブを当てる外部電極面となるため、レーザビームを照射させながら周波数調整を行うのが煩雑であった。

そこで、本発明の目的は、外部電極により遮蔽される第１領域と、遮蔽されない第２領域とを有する質量調整金属膜に対して、少なくとも前記第２領域に周波数微調整痕の形成を可能とすることで、絶縁不良等が生じることなく周波数の微調整が可能となり、良好な歩留りを得ることのできる水晶デバイス及び水晶デバイスの周波数調整方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の水晶デバイスは、基部から延びる少なくとも一つの振動腕が、第１幅を有する第１振動部と、第１幅より幅広の第２幅を有する第２振動部と、を有し、第２振動部の少なくとも第１の平面に質量調整金属膜が形成される水晶振動片と、水晶振動片を気密封止するケースと、前記ケースの前記第１の平面側の外表面に設けられる外部電極と、を備える水晶デバイスであって、前記質量調整金属膜は、前記外部電極により遮蔽される第１領域と、遮蔽されない第２領域と、を有し、前記第２領域には少なくとも周波数微調整痕が形成される。

本発明の水晶デバイスの周波数調整方法は、振動片ウェハには水晶振動片が複数配置され、各水晶振動片の少なくとも第１の平面に形成された質量調整金属膜の膜厚をビーム照射により調整して周波数を粗調整する工程と、各水晶振動片の周波数を粗調整した振動片ウェハの両面側から、水晶振動片ごとにケースが複数配置された一対のケースウェハで挟み込み、各水晶振動片を各ケース内に気密封止する工程と、各水晶振動片を各ケース内に気密封止した一方のケースウェハの外表面に、前記水晶振動片と電気的に接続される外部電極を形成する工程と、他方のケースウェハの外表面にダイシングテープを貼付し、ケースごとにダイシングする工程と、前記ダイシングされた各ケースの外部から、ダイシングテープを貼付したままの状態で、質量調整金属膜の膜厚をビーム照射により調整して周波数を微調整する工程と、を備える。

本発明の水晶デバイスによれば、外部電極により遮蔽される第１領域と、遮蔽されない第２領域とを有する質量調整金属膜に対して、少なくとも前記第２領域に周波数微調整痕の形成を可能とすることで、絶縁不良等が生じることなく周波数の微調整が可能となり、良好な歩留りが得られる。

本発明の水晶デバイスの周波数調整方法によれば、ケースウェハによって封止する前の振動片ウェハに対して粗調整を行う工程の後に、ケースウェハによって封止された振動片ウェハに対して微調整を行う工程を有している。これによって、振動片ウェハが封止される際の影響が及ぶことがないので、最終的な周波数の微調整を精密に行うことができる。

本発明の２端子構造の水晶デバイス（ａ）、４端子構造の水晶デバイスの斜視図（ｂ）である。 ２端子構造の水晶デバイス（ａ）、４端子構造の水晶デバイス（ｂ）の平面図及びＡ−Ａ断面図（ｃ）である。 ２端子構造の水晶デバイス（ａ）及び４端子構造の水晶デバイス（ｂ）のそれぞれにおける粗調整領域及び微調整領域を示す平面図である。 ２端子構造の水晶デバイス（ａ）及び４端子構造の水晶デバイス（ｂ）のそれぞれにおける周波数微調整痕の形成位置を示す平面図である。 本発明で規定された所定位置に周波数微調整痕を有した場合の質量調整金属膜の飛散状態を示す概念図（ａ）及び前記所定位置から外れた位置に周波数微調整痕を有した場合の質量調整金属膜の飛散状態を示す概念図（ｂ）である。 質量調整金属膜が第１平面にのみ形成された水晶デバイスのビーム照射の断面図（ａ）及び質量調整金属膜が第１平面及び第２平面の両方に形成された水晶デバイスのビーム照射の断面図（ｂ）である。 ダイシングテープが貼付された状態で周波数微調整が行われる２端子構造の水晶デバイスを複数有する集合ウェハの平面図である。 ダイシングテープが貼付された状態で周波数微調整が行われる４端子構造の水晶デバイスを複数有する集合ウェハの平面図である。 ２端子構造の水晶デバイス（ａ）及び４端子構造の水晶デバイス（ｂ）のそれぞれにおける周波数微調整方法を示す説明図である。 従来のセラミックパッケージにおいて、周波数調整後にパッケージ封止を行った場合の周波数分布を示すグラフ（ａ）、従来のウェハレベルパッケージにおいて、周波数調整後にパッケージ封止を行った場合の周波数分布を示すグラフ（ｂ）、本発明のウェハレベルパッケージにおいて、パッケージ封止後に周波数調整を行った場合の周波数分布を示すグラフ（ｃ）である。

以下、本発明の水晶デバイスの実施形態について説明する。図１（ａ）は２つの外部電極２０ａ，２０ｂを有する水晶デバイス１０ａ、図１（ｂ）は４つの外部電極２０ａ〜２０ｄを有する水晶デバイス１０ｂを示したものである。この水晶デバイス１０ａ，１０ｂは、外部電極２０の数だけが異なるものであり、それぞれ水晶振動片１１と、この水晶振動片１１を両面側から挟み込む一対のケース部材を備えたウェハレベルパッケージ（ＷＬＰ）によって形成されている。前記ケース部材は、少なくとも一部が透明となっている。本実施形態では前記ケース部材の少なくとも一方が水晶によって形成されている。なお、２端子はリッドシールドパターンが繋がるＧＮＤ端子はない。

図２（ａ）は図１（ａ）における水晶デバイス１０ａの平面図、図２（ｂ）は図１（ｂ）における水晶デバイス１０ｂの平面図を示したものである。また中段の水晶振動片１１は、１０ａ，１０ｂとも同じ構造となっているので、以下、同一符号を付して説明する。この水晶振動片１１は、振動本体部１３と、この振動本体部１３を支持するフレーム部１４とによって形成されている。また、前記ケース１２は、図２（ｃ）に示すように、前記振動本体部１３をフリーに収容するキャビティ１５を有して水晶振動片１１のフレーム部１４に密着している。

前記振動本体部１３は、図２（ａ），（ｂ）に示したように、基部１７と、基部１７から延びる一対の振動腕１８とによって形成されている。前記基部１７は、一端から延びる接続部１９を介してフレーム部１４の内側一端に接続されている。前記一対の振動腕１８は、前記基部１７の接続部１９が延びる方向と反対側の側面から平行して延びている。前記一対の振動腕１８は左右対称形となっている。

前記一対の振動腕１８は、それぞれ基部１７から延びる第１幅Ｗ１を有する第１振動部２１と、第１幅Ｗ１より幅広の第２幅Ｗ２を有する第２振動部２２とによって一体形成されている。前記第１振動部２１には、長手方向に沿って一又は複数の溝部２３が設けられ、この溝部２３の壁面に沿って励振電極（図示せず）が形成されている。前記第２振動部２２は、周波数調整用の錘部として設けられているものであり、表面に質量調整金属膜２５が形成されている。この質量調整金属膜２５は、その一部をビーム照射によって除去することで、第２振動部２２の質量を調整するものであり、図３に示すように、粗調整用の第１領域Ｅ１と、微調整用の第２領域Ｅ２とが設定されている。第１領域Ｅ１は水晶振動片１１をケース１２によって封止する前の工程で、目標とする周波数に大まかに近づくように調整するための領域である。第２領域Ｅ２はケース１２で封止した後の工程で、製品保証の範囲内となる周波数に合わせ込むように最終調整するための領域である。

図３に示したように、前記第１領域Ｅ１は、一部が所定の外部電極２０によって遮蔽される領域を有し、前記第２領域Ｅ２は、所定の外部電極２０により遮蔽されない領域を有している。この第２領域Ｅ２には少なくともビーム照射によって除去される周波数微調整痕２６が形成される。この周波数微調整痕２６は、調整される周波数の範囲に応じて水晶デバイスごとに異なる。

図４に示すように、前記周波数微調整痕２６は、第１振動部２１及び所定の外部電極２０との関係において規定されており、第１振動部２１を基準とした場合、図４（ａ），（ｂ）の第１振動部２１に形成されている溝部２３の端部２３ａから少なくとも第１の所定距離Ｌ１だけ離れた位置に設けられる。また、所定の外部電極２０を基準とした場合、図４（ａ）では外部電極２０ａの端部２０ａ１から少なくとも第２の所定距離Ｌ２だけ離れた位置に設けられ、図４（ｂ）では外部電極２０ａ，２０ｃのそれぞれの端部２０ａ１，２０ｃ１から少なくとも第２の所定距離Ｌ２だけ離れた位置に設けられる。

本発明の一実施形態では、図４に示したように、第１の所定距離Ｌ１を４０μｍに設定し、第２の所定距離Ｌ２を２０μｍに設定した。これは、２ｍｍ角×０．５ｍｍｔの体積以下の超小型の水晶デバイスを想定したものであり、内蔵する水晶振動片の第２振動部のサイズ、あるいは、蒸着やスパッタリング等の製造工程における位置ずれ等を考慮して決定される。また、周波数調整をビーム照射によって行う場合、封止後の周波数調整領域である第２領域Ｅ２にビームが照射されると、この照射によっておよそ２０μｍ程度の金属屑が飛散することが想定される。一方、ビーム照射の位置精度は１０μｍ程度であり、このビームの広がりもφ２０μｍ程度に抑えるのが限界となっている。

上記本実施形態で規定した第１の所定距離Ｌ１及び第２の所定距離Ｌ２は、ビーム照射による金属屑の飛散距離を考慮して規定されている。ここで、想定される金属屑の飛散状態を図４（ｂ）の外部電極２０ａ近辺を拡大した図５（ａ）及び図５（ｂ）に基づいて説明する。図５（ａ）は周波数微調整痕２６が第１の所定距離Ｌ１及び第２の所定距離Ｌ２として規定されている位置に形成される場合の質量調整金属膜２５の飛散状態を想定した模式図であり、図５（ｂ）は周波数微調整痕２６が第１の所定距離Ｌ１及び第２の所定距離Ｌ２で規定されている範囲外に形成される場合の質量調整金属膜２５の飛散状態を想定した模式図である。図５（ｂ）に示したように、第１の所定距離Ｌ１が上記設定値以下になると、ショート不良箇所３６として示されるように、飛散する金属屑３５が第１振動部２１に形成されている一対の励振電極２４の間などに付着してしまい、ショートするなどのおそれがある。また、第２の所定距離Ｌ２が上記設定値以下になると、アライメント不良個所３７として示されるように、飛散する金属屑３５が外部電極２０ａの裏面側となる透明なケース１２ａの内側面（図６参照）に付着し、外部から見たときに飛散した前記金属屑３５が外部電極２０ａの一部であるかのように重なった状態で認識されるおそれがある。このため、水晶デバイスの完成検査時において、製品の向きを揃えるための外部電極２０ａのアライメントを行う際、外部電極の形状が不良として判別されるおそれがあった。

上記問題に対して、図５（ａ）によれば、周波数微調整痕２６が、近接する外部電極２０ａから第１の所定距離Ｌ１及び第２の所定距離Ｌ２で規定された範囲内に形成されることで、飛散した金属屑３５が第１振動部２１に形成されている一対の励振電極２４の間などに付着することなく、また、外部電極２０ａが外部から変形して見えるのを防止することができる。これによって、周波数の微調整を行う際に、ショート等の不具合を防止し、外部電極のアライメントを確実に行うことができる。なお、図５では、外部電極２０ａを例にして説明したが、他の外部電極２０ｃについても同様である。

図６は第２振動部２２に形成される質量調整金属膜２５の実施形態を断面図で示したものである。ここでは、第２振動部２２が第１の平面Ｆ１の反対側に第２の平面Ｆ２を有し、第２の平面Ｆ２は少なくとも質量調整金属膜２５の第２領域Ｅ２に対応する部分の平面を露出させた構成となっている。なお、前記第１の平面Ｆ１及び第２の平面Ｆ２は水晶面となっており、質量調整金属膜２５は前記水晶面上に被着される励振電極２４を介して形成されている。

図６（ａ）に示した実施形態は、外部電極２０が形成されているケース１２ａと対向する第２振動部２２の第１の平面Ｆ１に質量調整金属膜２５を設ける一方、第１の平面Ｆ１と反対側の第２の平面Ｆ２には質量調整金属膜２５を設けず、第２の平面Ｆ２全体を露出した構成となっている。これは、第２の平面Ｆ２に励振電極２４や質量調整金属膜２５があると、第１の平面Ｆ１から照射したビームＢが第２の平面Ｆ２から抜ける際に、この抜けた部分の励振電極２４や質量調整金属膜２５が除去され、除去された金属屑がケース１２ｂ内に飛散し、振動腕等に再付着するおそれがある。その結果、周波数の変動やショートなどの不具合を生じる場合がある。これに対し、本実施形態では質量調整金属膜２５と対向する第２の平面Ｆ２に励振電極２４及び質量調整金属膜２５が形成されていないため、このような問題が生じることがない。なお、ビームＢはケース１２ａに対して略垂直に照射される。

図６（ｂ）に示した実施形態は、外部電極２０が形成されているケース１２ａと対向する第２振動部２２の第１の平面Ｆ１に質量調整金属膜２５を設けると共に、第１の平面Ｆ１と反対側の第２の平面Ｆ２にも質量調整金属膜２５を設けた構成となっている。ただし、第２の平面Ｆ２には、第１の平面Ｆ１から照射されるビームＢが貫通する箇所に励振電極２４及び質量調整金属膜２５が形成されておらず、その部分の第２の平面Ｆ２が露出した構成となっている。この実施形態では、周波数の調整幅を広く設定するために、第１の平面Ｆ１だけでなく、第２の平面Ｆ２にも質量調整金属膜２５を形成するものであるが、少なくともビームＢが貫通する部分の励振電極２４及び質量調整金属膜２５を予め除くことで、ケース１２ｂ側に飛散する金属屑の量を低減させることができる。

上記水晶デバイス１０ａ，１０ｂは、大判の集合ウェハから複数一括して生産することができる。図７は図１（ａ）に示した水晶デバイス１０ａを複数形成後にダイシングした集合ウェハ３０ａの平面図であり、図８は図１（ｂ）に示した水晶デバイス１０ｂを複数形成後にダイシングした集合ウェハ３０ｂの平面図である。前記集合ウェハ３０ａ，３０ｂは、振動片ウェハと、この振動片ウェハを挟み込む一対のケースウェハとによって形成されている。

前記振動片ウェハには、図２に示した水晶振動片１１が複数配列形成されている。また、前記ケースウェハには、振動片ウェハに形成されている振動本体部１３をフリーに収容するキャビティ１５を有するケース１２が複数配列形成されている。この実施形態における前記各水晶振動片１１は、図６（ａ）に示したように、外部電極２０が形成されているケース１２ａと対向する第２振動部２２の第１の平面Ｆ１に質量調整金属膜２５を設け、第１の平面Ｆ１と反対側の第２の平面Ｆ２には質量調整金属膜２５を設けない構成となっている。以下、上記集合ウェハ３０ａ，３０ｂによって形成される水晶デバイス１０ａ，１０ｂにおける周波数調整の各工程について説明する。なお、各工程で示す手順等は一例であり、これに限定されるものではない。

第１の工程は、一対のケースウェハによって封止する前の振動片ウェハにおいて、この振動片ウェハに形成されている各水晶振動片１１の第２振動部２２の少なくとも第１の平面Ｆ１の質量調整金属膜２５をビーム照射する。このビーム照射によって、質量調整金属膜２５を所定量除去することで周波数が粗調整される。この粗調整は、周波数変動率が高い第２振動部２２の先端側に形成されている質量調整金属膜を中心に行うことで、迅速に目標周波数近辺まで落とし込むことができ、後述する封止後の微調整が容易となる。なお、後工程で微調整可能な範囲であれば、前記粗調整によって除去した部分に再度質量調整金属膜２５を形成することも可能である。

第２の工程は、前記粗調整された振動片ウェハの両面側から、水晶振動片１１ごとに、ケース１２が複数配置された一対のケースウェハで挟み込み、図２（ｃ）に示したように、各水晶振動本体部１３を各ケース１２のキャビティ１５内に気密封止する。

第３の工程は、各水晶振動片１１の第１の平面Ｆ１側に対応するケース１２の外表面に、水晶振動片１１と電気的に接続される外部電極２０を形成する。この外部電極２０は、パッケージ仕様によって、２端子と４端子とがある。図１（ａ）に示した水晶デバイス１０ａには、両極性の信号端子となる一対の外部電極２０ａ，２０ｂが形成されている。また、図１（ｂ）に示した水晶デバイス１０ｂには、両極性の信号端子となる一対の外部電極２０ａ，２０ｂの他に、ＧＮＤ又はＮＣ（未接続）となる外部電極２０ｃ，２０ｄが形成されている。

第４の工程は、前記外部電極２０が形成されていない方のケースウェハをダイシングフレーム３２によって保持されているダイシングテープ３３に貼付し、個々の水晶デバイス１０ａ，１０ｂとなる領域に沿って、振動片ウェハ及び一対のケースウェハからなる３層構造の集合ウェハ３０ａ，３０ｂをダイシングする。このダイシングは、外部電極２０ａ〜２０ｄが形成されている方のケースウェハを上にした状態で、Ｘ軸方向及びＹ´軸方向に沿って設定されている複数のダイシングストリート３１に沿って行われる。

第５の工程は、前記ダイシングされた各ケース１２の外部から、ダイシングテープ３３を貼付したままの状態で、質量調整金属膜２５が形成されている第１の平面Ｆ１の各外部電極２０により遮蔽されていない第２領域Ｅ２の所定箇所を所定時間ビーム照射する。このビーム照射は、ケース１２に対して概ね直交する方向から水晶振動片１１に向けて行われる。ビーム照射された箇所には、所定量削減された周波数微調整痕２６が残り、この周波数微調整痕２６の大きさが周波数の微調整量と対応する。なお、前記ビーム照射される第１の平面Ｆ１と反対側の第２の平面Ｆ２には質量調整金属膜２５が形成されていないので、ビームが第２振動部２２を貫通した場合であっても、下側のケース１２のキャビティ１５内における金属屑の付着を抑制することができる。

前記第５の工程では、図９に示すように、ビームＢの照射範囲に干渉しない位置に配置した測定プローブ３４を、信号端子である外部電極２０ａ，２０ｂに接触させて水晶振動片１１から発生する周波数を測定しながら、第２領域Ｅ２内の質量調整金属膜２５をビームＢの照射によって削減調整する。ビーム照射による周波数微調整痕２６の位置は、図４に示したように、第１振動部２１に形成されている溝部２３の端部２３ａから少なくとも第１の所定距離Ｌ１だけ離れた位置に設定され、外部電極２０ａ，２０ｃを基準とした場合は、それぞれの外部電極２０ａ，２０ｃの端部２０ａ１，２０ｃ１から少なくとも第２の所定距離Ｌ２だけ離れた位置に設定される。

従来のセラミックパッケージによって形成された水晶デバイスは、導電性の接着剤で水晶振動片を搭載した後、レーザやイオンビームにより最終となる周波数調整を行い、その後気密のための蓋となる金属リッドなどでシールして完成させている。特に音叉型の水晶振動片の場合、電気的特性の重要な要素である等価直列抵抗値を向上させるため、封止時にパッケージ内部を高真空にすることが必須であるが、この真空度が変化することで、ＡＴなどに比べより高比率で周波数も変化することが知られている。このため、最終の周波数調整後に行う、前記金属リッドで蓋をしてこの真空気密状態を作る工程において、リッドをシールする際に加わる熱の影響及び内在する液体のガス化による真空度劣化の程度は、水晶振動素子の固体差や、パッケージや接着剤の状態差が影響するため、封止前の周波数オフセットを行っても、最終製品の周波数偏差を小さくすることが困難であった。

これに対して、本発明ではケース１２によって封止する前に粗調整を行った水晶振動片１１に対して、ケース１２で気密封止した後に、ケース１２の外部から微調整を行うので、気密封止する際に発生するガスや熱等の影響のない状態で最終的な微調整を行うことができる。図４に示したように、周波数微調整痕２６が各振動腕１８の第１の振動部２１に形成されている溝部２３の端部２３ａから第１の所定距離Ｌ１だけ離れた位置に設けることによって、ビーム照射によって飛散した金属屑が前記溝部２３に沿って形成されている励振電極に付着することがない。このため、水晶デバイスの振動特性に影響を及ぼすことなく、正確な周波数調整を行うことが可能となる。また、前記周波数微調整痕２６が外部電極２０ａ，２０ｃのそれぞれの端部２０ａ１，２０ｃ１から第２の所定距離Ｌ２だけ離れた位置に設定されることによって、外部電極２０ａ，２０ｃがビーム照射によって欠損するのを防止することができると共に、図５（ｂ）に示したように、ビーム照射によって飛散した金属屑３５が外部電極２０ａ，２０ｃと重なるようなケース１２ａの裏面側に再付着するのを防止することができる。これによって、完成検査装置や組立装置において、外部電極形状のアライメントをする際の認識エラーを低減させることができる。

次に、従来のセラミックパッケージ及びＷＬＰにおいて周波数調整後に封止した水晶デバイスと、本発明のＷＬＰにおいて封止後に周波数調整した水晶デバイスとの周波数分布について比較する。この比較は、同一の封止条件の下、同一の測定機器を用いて行った。従来のセラミックパッケージによる水晶デバイスにあっては、パッケージに収容する前の水晶振動片の所定の位置にビーム照射して周波数調整を施した後、密閉用の蓋となる金属リッドをパッケージに被せ、高真空の真空チャンバーを備えた封止装置内で、加熱（Ａｕろう）、シームシール、電子ビームシールなどによって気密状態にしていた。このような方法では、真空中で調整した周波数が、その後行われる封止の熱や発生するガスなどにより変化してしまい、周波数オフセットを行っても、水晶振動片の個体差や封止後の真空状態の差などにより、図１０（ａ）に示すような周波数偏差が生じていた。また、図１０（ｂ）に示すように、ＷＬＰによる水晶デバイスであっても、周波数調整後に封止した場合にあっては、図１０（ａ）と比較しても、大きなバラツキを持った周波数分布となっている。これは、ＷＬＰの封止による影響が、金属リッドの電子ビームによる封止に比べて遥かに大きいためである。

これに対して本発明では、水晶振動片を一対のケースによってＷＬＰ封止した後、ケース外側からのビーム照射で付けられる周波数微調整痕２６を、図４に示した位置に限定した。これによって、ビーム照射によって飛散した金属屑が、第１振動部２１に形成されている励振電極に付着するのを防止することができ、図１０（ｃ）に示すように、周波数偏差も略ゼロに近づけることが可能となる。

Ｂ ビーム
Ｅ１ 第１領域（粗調整用）
Ｅ２ 第２領域（微調整用）
Ｆ１ 第１の平面
Ｆ２ 第２の平面
Ｗ１ 第１幅
Ｗ２ 第２幅
１０ａ，１０ｂ 水晶デバイス
１１ 水晶振動片
１２ ケース
１３ 振動本体部
１４ フレーム部
１５ キャビティ
１７ 基部
１８ 振動腕
１９ 接続部
２０ 外部電極
２０ａ１ 端部
２０ｃ１ 端部
２１ 第１振動部
２２ 第２振動部
２３ 溝部
２３ａ 端部
２４ 励振電極
２５ 質量調整金属膜
２６ 周波数微調整痕
３０ａ，３０ｂ 集合ウェハ
３１ ダイシングストリート
３２ ダイシングフレーム
３３ ダイシングテープ
３４ 測定プローブ
３５ 金属屑
３６ ショート不良箇所
３７ アライメント不良個所

Claims (13)

1. 基部から延びる少なくとも一つの振動腕が、第１幅を有する第１振動部と、第１幅より幅広の第２幅を有する第２振動部と、を有し、第２振動部の少なくとも第１の平面に質量調整金属膜が形成される水晶振動片と、
   水晶振動片を気密封止するケースと、
   前記ケースの前記第１の平面側の外表面に設けられる外部電極と、を備える水晶デバイスであって、
   前記質量調整金属膜は、前記外部電極により遮蔽される第１領域と、遮蔽されない第２領域と、を有し、
   前記第２領域には少なくとも周波数微調整痕が形成される水晶デバイス。
2. 前記振動腕の第１の振動部には少なくとも一つの溝部が形成され、この溝部の端部から少なくとも第１の所定距離だけ離れた位置に、前記周波数微調整痕が形成されている請求項１に記載の水晶デバイス。
3. 前記外部電極の端部から少なくとも第２の所定距離だけ離れた位置に、前記周波数微調整痕が形成されている請求項１に記載の水晶デバイス。
4. 前記第１の所定距離は４０μｍである請求項２に記載の水晶デバイス。
5. 前記第２の所定距離は２０μｍである請求項３に記載の水晶デバイス。
6. 前記ケースは、少なくとも一部が透明である請求項１に記載の水晶デバイス。
7. 前記ケースは、水晶振動片が収容されるキャビティを有する請求項１又は６に記載の水晶デバイス。
8. 前記ケースは、水晶振動片を両面側から挟み込む一対のケース部材を備え、ケース部材の少なくとも一方が水晶によって形成されている請求項１、６、７のいずれかに記載の水晶デバイス。
9. 前記水晶振動片、ケースがウェハレベルパッケージからなる請求項１、６、７、８のいずれかに記載の水晶デバイス。
10. 前記第２振動部が前記第１の平面の反対側に第２の平面を有し、第２の平面は少なくとも質量調整金属膜の第２領域に対応する部分の平面が露出している請求項１に記載の水晶デバイス。
11. 振動片ウェハには水晶振動片が複数配置され、各水晶振動片の少なくとも第１の平面に形成された質量調整金属膜の膜厚をビーム照射により調整して周波数を粗調整する工程と、
    各水晶振動片の周波数を粗調整した振動片ウェハの両面側から、水晶振動片ごとにケースが複数配置された一対のケースウェハで挟み込み、各水晶振動片を各ケース内に気密封止する工程と、
    各水晶振動片を各ケース内に気密封止した一方のケースウェハの外表面に、前記水晶振動片と電気的に接続される外部電極を形成する工程と、
    他方のケースウェハの外表面にダイシングテープを貼付し、ケースごとにダイシングする工程と、
    前記ダイシングされた各ケースの外部から、ダイシングテープを貼付したままの状態で、質量調整金属膜の膜厚をビーム照射により調整して周波数を微調整する工程と、を備える水晶デバイスの周波数調整方法。
12. 前記周波数を微調整する工程において、
    前記ビーム照射に干渉しない位置に配置した測定プローブを、前記外部電極に接触させて周波数を測定しながら、該外部電極により遮蔽されない領域の前記質量調整金属膜の膜厚を前記ビーム照射により調整する請求項１１に記載の水晶デバイスの周波数調整方法。
13. 前記ビーム照射は、前記水晶振動片の前記質量調整金属膜が形成された第１の平面とは反対側の第２の平面が露出した状態で行われる請求項１１又は１２に記載の水晶デバイスの周波数調整方法。

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