JP3823647B2 - 圧電振動子と圧電振動片の周波数調整方法及び周波数調整用の加工装置 - Google Patents
圧電振動子と圧電振動片の周波数調整方法及び周波数調整用の加工装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、圧電振動片をパッケージに内蔵した圧電振動子と圧電振動片の周波数調整方法及び周波数調整用の加工装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＨＤＤ（ハード・ディスク・ドライブ）、モバイルコンピュータ、あるいはＩＣカード等の小型の情報機器や、携帯電話、自動車電話、あるいはページングシステム等の移動体通信機器において、これら装置の小型薄型化がめざましく、それらに用いられる圧電振動子や圧電発振器等の圧電素子もその高性能化が要求されている。
【０００３】
このような圧電振動子等では、パッケージ内に圧電材料でなる圧電振動片が収容されており、この圧電振動片としては、極めて薄い板状でなる圧電材料である水晶振動片が広く使用されている。
【０００４】
すなわち、このような水晶振動片は、板状の両面に金属膜でなる電極膜が所定のパターンで形成されており、この電極膜に所定の駆動電流を印加することにより、その厚みに依存した固有の振動周波数で振動するようになっている。そして、この振動を電気的に取り出して、組み込まれる機器の所定のクロック信号等に利用している。
【０００５】
図９は、このような水晶振動片１を示している。この水晶振動片１は、厚みの薄い長方形に形成されており、図９では断面が概略的に示されている。
【０００６】
水晶振動片１の表裏両面には、下地層２，２が形成されており、さらに各下地層２，２の上には、金または銀でなる電極膜３，３が形成されている。
【０００７】
このような水晶振動片１の電極膜３，３に図示しないリードを接続し、パッケージに収容することによって、水晶振動子を構成するようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上述の水晶振動子では、電極膜３、３に所定の駆動電流（駆動電圧）が印加された場合、水晶振動片１の振動周波数は、電極膜の重さ（質量）により僅かに異なる。
【０００９】
このため、例えば、図９のように水晶板の両面に電極膜３，３を金属蒸着工程等にて、予め所望の周波数より低めの共振周波数となるように形成した後で、図示しないリードを接続し、駆動電圧を印加して振動周波数を見ながら、ドライエッチング等の手法により、電極膜３，３の表面をエッチングすることによって、イオンビームエッチングの場合と同じように質量削減方式の周波数調整をすることができる。
【００１０】
しかしながら、このような方法では、圧電振動子等の圧電素子の性能に応じてより高い周波数に合わせこむ必要が生じた場合に、高周波帯になるにつれて、電極膜の質量変化に対する周波数変化が大きくなるという問題があった。
【００１１】
例えば図１０に示すように、周波数合わせ込みの中心値Ｃに対して、個々の水晶振動片１の周波数のずれによるばらつきが多くなり、製造効率が低下するという問題があった。
【００１２】
本発明の目的は、以上の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、エッチングによる周波数調整における周波数のずれ量を小さくして、精密に周波数調整できる方法を提供し、あわせて、このようにして調整される高品位の圧電振動子と圧電振動片の周波数調整方法及び周波数調整用の加工装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、請求項１記載の発明にあっては、板状の圧電材料の両面に金属膜による電極を形成しこの電極に駆動電流を印加することで所定の振動を行う圧電振動片の周波数を調整する方法であって、前記圧電振動片の一方の面の最表面には、他方の面の金属膜よりもエッチングレートが低い金属により金属膜が設けられており、前記他方の面の金属膜をエッチングすることにより粗調を行い、前記一方の面の金属膜をエッチングすることにより微調を行うようにした、圧電振動片の周波数調整方法により、達成される。
【００１４】
請求項１の構成によれば、板状の圧電材料の他方の面（粗調面）には、電極膜と同じ金属膜が形成されていることから、この面に対しては、従来と同じエッチングレートでエッチングによる周波数調整が行われ、これを粗調として、すなわち比較的調整幅の大きな周波数調整がなされる。
【００１５】
そして、このような粗調がなされた後では、板状の圧電材料の一方の面（微調面）の最表面に形成されたエッチングレートの低い金属膜に対して、微調として比較的調整幅の小さな周波数調整がされる。
【００１６】
これにより、所望の周波数に精密にあわせこむことが可能となる。
【００１７】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、前記他方の面には、金または銀による金属膜が設けられ、前記一方の面には、クロムまたはニッケルにより金属膜が設けられることを特徴とする。
【００１８】
請求項２の構成によれば、前記他方の面に金または銀により、金属膜を形成し、これにより駆動電極を接続するための電極膜とすることができるとともに粗調面とすることができる。そして、前記一方の面には、クロムまたはニッケルを被膜することによって、他方の面よりもエッチングレートの低い金属膜を形成することができ、微調面を得ることができる。
【００１９】
請求項３の発明は、請求項１または２のいずれかの構成において、前記エッチングは、アルゴン（Ａｒ）イオンによるプラズマエッチングにより行われることを特徴とする。
【００２０】
請求項３の構成によれば、微調レートがより低くなるため加工精度を向上させることができる。
【００２１】
また、上記目的は、請求項４の発明にあっては、板状の圧電材料の両面に金属膜による電極を形成し、この電極に駆動電流を印加することで、所定の振動を行う圧電振動片と、この圧電振動片を収容するパッケージとを有しており、前記圧電振動片の一方の面の最表面には、他方の面の金属膜よりもエッチングレートが低い金属により金属膜が設けられている圧電振動子により、達成される。
【００２２】
請求項４の構成によれば、パッケージに収容される圧電振動片を、その一方の面の最表面には、他方の面の金属膜よりもエッチングレートが低い金属により金属膜が設けられるように形成しているので、圧電振動片を構成する板状の圧電材料の他方の面（粗調面）には、電極膜と同じ金属膜が形成されていることから、この面に対しては、従来と同じエッチングレートでエッチングによる周波数調整が行われ、これを粗調として、従来よりも比較的調整幅の大きな周波数調整を従来と同程度の加工時間で行うことができる。
【００２３】
また、上記目的は、請求項５の発明にあっては、圧電振動片を真空チャンバー内で一方向に送る手段と、この搬送される圧電振動片の電極膜でなる粗調面に対向して、イオン化された粒子を照射する粗調用の照射手段と、この粗調用の照射手段の後段に配置されており、前記圧電振動片の粗調面とは反対の面にて、前記電極膜を構成する金属よりもエッチングレートの低い金属により形成された金属膜でなる微調面に対向して、イオン化された粒子を照射する微調用の照射手段とを備える、圧電振動片の加工装置により、達成される。
【００２４】
請求項５の構成によれば、粗調用の照射手段により、圧電振動片の粗調面に対してイオン化された粒子を照射することで、この粗調面をエッチングすることができるとともに、この圧電振動片の粗調面とは反対の面にて、前記電極膜を構成する金属よりもエッチングレートの低い金属により形成された金属膜でなる微調面に、微調用の照射手段によって、イオン化された粒子を照射することで、この微調面をより低いエッチングレートで削ることができる。これにより、精密な周波数調整を行うことができる。
【００２５】
請求項６の発明は、請求項５の構成において、前記微調用の照射手段は、前記粗調用の照射手段と反対向きに配置されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項６の構成によれば、微調用の照射手段は、前記粗調用の照射手段と反対向きに配置されているので、ワークとしての圧電振動片を上記一方向に搬送しながら、その両面から、それぞれ粗調面と、その後に微調面とをエッチング加工することができる。
【００２７】
請求項７の発明は、請求項５の構成において、前記粗調用の照射手段よりも後段において、前記圧電振動片を反転する手段を有し、前記微調用の照射手段は、前記粗調用の照射手段と同じ向きに配置されていることを特徴とする。
【００２８】
請求項７の構成によれば、粗調用の照射手段と微調用の照射手段とが同じ向きに揃えられていても、圧電振動片の互いに反対面に設けられた粗調面と微調面とを加工することができる。
【００２９】
請求項８の発明は、請求項５ないし７のいずれかの構成において、前記粗調用の照射手段及び微調用の照射手段が、イオン化されたアルゴン（Ａｒ）ガスを照射する構成としたことを特徴とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００３１】
図１は、本発明による周波数調整方法の概略説明図である。
【００３２】
図１（ａ）は、圧電振動片の周波数調整方法の第１の方法を示しており、図１（ｂ）は、圧電振動片の周波数調整方法の第２の方法を示している。
【００３３】
先ず、第１の方法について説明すると、圧電材料としての例えばごく薄い水晶振動片１の表裏両面には、下地層２，２が形成されており、さらに各下地層２，２の上には、金または銀でなる電極膜３，３が形成されている。
【００３４】
そして、前記水晶振動片の一方の面の最表面には、他方の面の金属膜よりもエッチングレートが低い金属による金属膜，例えばクロム（Ｃｒ）膜４が被膜されている。
【００３５】
このような水晶振動片１を、矢印Ａの方向に送る手段と、この水晶振動片１の前記他方の面に対向して設けられ、電極膜３にイオン化された粒子を照射する粗調用の照射手段５と、この粗調用の照射手段５よりも後段で、粗調用の照射手段５と反対の向きに配置され、水晶振動片１の一方の面に形成された、エッチングレートの低い金属による金属膜（クロム膜）４にイオン化された粒子を照射する微調用の照射手段６とにより、周波数調整する方法である。
【００３６】
また、第２の方法は、図１（ｂ）に示されているように、水晶振動片１を、矢印Ａの方向に送る手段と、この水晶振動片１の前記他方の面に対向して設けられ、電極膜３にイオン化された粒子を照射する粗調用の照射手段５と、この粗調用の照射手段５よりも後段で、図示するように、水晶振動片１の前記一方の面と他方の面とがいれかわるように反転させる手段と、粗調用の照射手段５と同じ向きに配置され、水晶振動片１の一方の面に形成された、エッチングレートの低い金属による金属膜（クロム膜）４にイオン化された粒子を照射する微調用の照射手段６とにより、周波数調整する方法である。
【００３７】
これらの各方法による周波数調整を行う加工装置については、後で詳しく説明する。
【００３８】
図２は、本発明の実施形態による圧電振動子の構成例を示している。
【００３９】
例えば、水晶等の圧電材料によって、薄い長方形の板状に形成された圧電素子１１は、図２（ｂ）に示すように、その両面に先ずクロム等による下地層１７，１７が蒸着やスパッタリング等により形成され、その上には、図２（ａ）に示すように、金（Ａｕ）または銀（Ａｇ）等でなる電極膜１２，１２が蒸着やスパッタリング等により形成されている。
【００４０】
このようにして得られた圧電振動片（水晶振動片）２１には、その一方の面の電極膜１２の上に、この電極膜１２を構成する金属よりもエッチングレートの低い金属として、例えばクロム（Ｃｒ）またはニッケル（Ｎｉ）でなる微調用の金属膜１６が設けられている。
【００４１】
この金属膜１６の面が、後述する微調面１９となり、反対側（他方の面）が粗調面１８となる。
【００４２】
また、電極膜１２の端部とインナーリード１５，１５とが導電性の接着剤等により電気的に固定されている。このインナーリード１５，１５は、圧電振動片２１の粗調面１８側の電極膜１２に接続されている。
【００４３】
そして、インナーリード１５，１５は、例えば断面円形もしくは楕円形でなる金属外環１３とこの内部に充填された絶縁ガラスにより支持されるとともに、この金属外環１３の反対側から延びるアウターリード１４，１４と接続されている。また、圧電振動片１２は、一端が塞がれた筒状の金属ケースであるパッケージ２０の内側に入るように、図示のように金属外環１３の上端に被嵌されることにより真空封止または窒素封止されている。
【００４４】
次に、上述の圧電振動片の周波数を調整するための加工装置について説明する。
【００４５】
図３及び図４は、このような加工装置の第１の実施形態を示すものであり、図３は加工装置３０のブロック構成図、図４はその要部の概略斜視図である。
【００４６】
図３及び図４に示す加工装置は、上述した第１の方法に係る周波数調整方法を実行するための装置である。
【００４７】
加工装置３０は、図３に示すように、真空チャンバー４０を備えている。真空チャンバー４０には、メカニカルブースターポンプ４１を介して、ロータリポンプ４２が接続されており、所定の真空度，例えば、１０-3Ｔｏｒｒ（１Ｔｏｒｒ＝１３３Ｐａ）程度の真空度に真空排気されるようになっている。
【００４８】
この真空チャンバー４０内には、搬送手段４４が設けられており、搬送手段４４は、一方向，すなわち矢印Ａの方向に沿って、ワークとしての圧電振動片２１をひとつずつ搬送するようになっている。
【００４９】
ここで、圧電振動片２１においては、粗調面１８側の下地層１７と電極膜１２及び微調面１９側の下地層１７と金属膜１６が、この圧電振動片２１に駆動電流を印加した場合に、その振動数が、所望の共振周波数ｆ０よりも、若干低くなる程度の質量となるように、前の工程で成膜されて送られる。そして、この加工装置３０により、質量削減方式により、所望の共振周波数ｆ０になるように周波数調整されるようになっている。
【００５０】
真空チャンバー４０内には、イオン化された粒子の照射手段３３，３４，３５（以下、「照射手段」という）が設けられている。この照射手段は、本実施形態では、好ましくは、三種類設定されており、粗調用の照射手段３３，粗微調用の照射手段３４と、微調用の照射手段３５が設けられている。各照射手段は同じ構成であるが、微調用の照射手段３５は、粗調用の照射手段３３及び粗微調用の照射手段３４よりも後段に配置されていて、かつ上記ワークである圧電振動片２１を挟んで向かい合わせに配置されている。そして、粗調用の照射手段３３及び粗微調用の照射手段３４は、搬送される圧電振動片２１の粗調面１８に対向しており、微調用の照射手段３５は、微調面１９に対向している。
【００５１】
ここで、照射手段の構成を説明する。照射手段３３には、アルゴンガスのガスボンベ３９が所定の電磁駆動弁４３を介して接続されており、また、照射手段３３には、直流電源３６が接続されている。
【００５２】
照射手段３３は、本実施形態では、イオンガンが用いられている。この照射手段３３は、図４に示すように、例えば、ステンレス製の筒体３３ａを有し、この筒体３３ａ内には、上記直流電源３６と接続された図示しない電極棒が収容されている。この電極棒は、筒体３３ａとは絶縁されており、かつステンレス製の筒体３３ａの外周部は、アースシールドされている。
【００５３】
これにより、上述のように、真空チャンバー４０内が、例えば１０-3Ｔｏｒｒ程度の真空度に真空排気され、アルゴンガスボンベ３９からのアルゴンガスが、筒体３３ａ内に送られるようになっている。これにより、筒体３３ａ内でアルゴンガスが、例えば１０-1乃至１０-2Ｔｏｒｒ程度充填された状態にて、上記電極棒に直流電源３６から直流電流が印加されると、筒体３３ａ内でアルゴンプラズマが発生するようになっている。
【００５４】
このプラズマの作用によりアルゴンガスがイオン化され、このイオン化されたアルゴンガスが筒体３３ａの先端の開口３３ｂから照射される。そして、イオン化された粒子であるアルゴンガスは、ワークである圧電振動片２１の粗調面１８に当たるようになっている。
【００５５】
そして、粗微調用の照射手段３４及び微調用の照射手段３５も照射手段３３と同様の構成となっており、順次イオン化されたアルゴンガスを圧電振動片２１のそれぞれ対応する粗調面１８と微調面１９に照射するようになっている。
【００５６】
また、図３に示すように、この各照射手段３３，３４，３５と圧電振動片２１との間には、シャッター４８が介在されている。シャッター４８は、図４に示すように、シャッター駆動手段４５により駆動されて、マスク４６の開口を開閉することにより、イオン化されたアルゴンガスの照射を遮断，開放することができるようになっている。
【００５７】
一方、各照射手段３３，３４，３５に対応して、ネットワークアナライザ３１，３１，３１が設定されており、これらは、コンピュータ等でなる外部演算装置３８と接続されている。各ネットワークアナライザ３１は、フィクスチャ３２及び接触手段４７を介して、各ワークである圧電振動片２１と電気的に接続されている。
【００５８】
ネットワークナライザ３１は、内部に高周波の発生源を有しており、フィクスチャ３２を介して、各圧電振動片２１のリード１４（図２参照）に駆動電流を印加することにより、加工中の各圧電振動片２１の共振周波数をモニタすることができるようになっている。
【００５９】
フィクスチャ３２は、モニタリング手段としてのネットワークナライザ３１と圧電振動片２１との接続手段であって、アルゴンイオンが照射される圧電振動片２１のリード１４に帯電したプラス電荷を直流成分もしくは低周波数成分として除去し、ネットワークナライザ３１に伝えられないようにするものである。このため、フィクスチャ３２は、一方が圧電振動片２１のリード１４に接続され、他方が設置されたコイルや抵抗等でなる低周波数除去手段を備えている。
【００６０】
外部演算装置３８は、ネットワークナライザ３１による測定結果から加工中の圧電振動片２１の周波数を取得し、調整目標の周波数と比較することによって、各照射手段３３，３４，３５における加工レートを演算により決定する。この演算結果に基づいて、外部演算装置３８は、例えば直流電源３６やシャター駆動手段４５等の駆動を制御することにより、加工装置３０の運転制御を行うようになっている。
【００６１】
本実施形態の加工装置３０は、以上のように構成されており、その加工は次のように実行される。
【００６２】
先ず、真空チャンバー４０内は、上述したように、メカニカルブースターポンプ４１及びロータリポンプ４２により、例えば１０-3Ｔｏｒｒ程度の真空度に真空排気される。この状態にて、搬送手段４４により、ワークである圧電振動片２１は、矢印Ａ方向に搬送されて、照射手段３３に対応する位置まで移動される。この時、圧電振動片２１の粗調面１８が照射手段３３と対向される。
【００６３】
そして、アルゴンガスボンベ３９からのアルゴンガスが、各照射手段３３，３４，３５の各筒体３３ａ，３４ａ，３５ａ内に送られる。
【００６４】
これにより、各筒体内ではアルゴンガスが、例えば１０-1乃至１０-2Ｔｏｒｒ程度充填された状態となり、筒体内の電極棒に直流電源３６から直流電流が印加されると、筒体内でアルゴンプラズマが発生する。このプラズマの作用によりアルゴンガスがイオン化され、このイオン化されたアルゴンガスが筒体３３ａの先端の開口３３ｂから照射される。そして、イオン化された粒子であるアルゴンガスは、ワークである圧電振動片２１の粗調面１８に当たる。これにより、粗調面１８は、金または銀の電極膜であるから、図７に示されているように、比較的高いエッチングレートにより加工される。この加工はネットワークナライザ３１によりモニタされながら、圧電振動片２１の周波数ｆ１は、２０００ｐｐｍ程度の所望の共振周波数ｆ０からのずれがある状態から、所望の目標とされる共振周波数ｆ０に対して２００ｐｐｍ程度のずれになるまで、外部演算装置３８に制御されつつ質量減少方式による周波数調整がなされる。
【００６５】
次いで、圧電振動片２１は、搬送手段４４によりさらに矢印Ａ方向へ送られて粗微調用の照射手段３４により、その粗調面１８が上記同様にエッチング加工される。この場合、照射手段３３と同等または若干低い加工レートで粗微調としてのエッチングを行い、所望の目標とされる共振周波数ｆ０に対して５０ｐｐｍ程度のずれになるまで周波数調整を行う。
【００６６】
最後に、圧電振動片２１は、搬送手段４４によりさらに矢印Ａ方向へ送られる。この時、微調用の照射手段３５は、図４にて説明したように、他の照射手段とは反対の向きに配置されているので、圧電振動片２１が搬送手段４４により微調用の照射手段３５に対応した位置まで送られると、この照射手段３５は、圧電振動片２１の粗調面１８とは反対の面に設けられている微調面１９と対向することになる。
【００６７】
そして、上記と同様に、微調用の照射手段３５から、圧電振動片２１の微調面１９に対して、アルゴンガスが照射される。照射面である圧電振動片２１の微調面１９は、上述したように、エッチングレートの比較的低い金属，この実施形態では、クロムやニッケルによる金属膜で形成されている。したがって、微調面１９は、図７に示されているように、クロム（Ｃｒ）またはニッケル（Ｎｉ）の低いエッチングレートにより加工されることにより、精密な質量減少による調整が可能となる。このため、微調用の照射手段３５により、微調面１９は、所望の目標とされる共振周波数ｆ０に対して、従来よりも一層精密に例えば、プラスマイナス１ｐｐｍ程度のばらつきになるまで周波数調整を行うことができる。
【００６８】
したがって、この加工装置３０によれば、例えば、高周波タイプの圧電振動片２１を製造する場合にも、目標とされる共振周波数ｆ０に対して、極めて精密に合わせ込むことができ、図８に示すように、調整後の周波数のばらつきが、きわめて狭い範囲になるように加工することが可能となる。
【００６９】
これにより、このように加工した圧電振動片２１を用いて、図２に示す圧電振動子１０や圧電発振器等の高性能な圧電デバイスを得ることができる。
【００７０】
図５及び図６は、加工装置の第２の実施形態を示すものであり、図５は加工装置６０のブロック構成図、図６はその要部の概略斜視図である。
【００７１】
図５及び図６に示す加工装置は、上述した図１の第２の方法に係る周波数調整方法を実行するための装置である。図５及び図６に示す加工装置において、第１の実施形態である図３及び図４の加工装置３０と同一の符号を付した箇所は共通する構成であるから、重複する説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。
【００７２】
図５及び図６において、加工装置６０においては、微調用の照射手段３５は、粗調用の照射手段３３，粗微調用の照射手段３４と同じ向きに設定されている。また、粗調用の照射手段３３及び粗微調用の照射手段３４よりも後段で、微調用の照射手段３５の前段には、ワークである圧電振動片２１を反転させるための反転手段６２を備える点が第１の実施形態の加工装置３０と異なる。
【００７３】
この反転手段６２は、図６に示されているように、圧電振動片２１を把持する把持手段６２ａと、把持した圧電振動片２１を矢印に示すように反転させるように駆動する反転駆動手段６１を備えている。
【００７４】
加工装置６０は以上のように構成されており、その加工は次のように実行される。
【００７５】
先ず、真空チャンバー４０内は、加工装置３０と同様のメカニズムにより真空排気され、圧電振動片２１は、搬送手段４４によって、矢印Ａ方向に送られる。一方、各照射手段３３，３４，３５においては、加工装置３０と同様に、アルゴンガスを照射するようになっている。
【００７６】
加工装置６０では、粗調及び粗微調の照射手段３３，３４による加工は、上記加工装置３０と同様に行われる。粗微調用の照射手段３４による加工が済んだ圧電振動片２１は、搬送手段４４により、矢印Ａ方向に送られると、途中で反転手段６２により反転される。
【００７７】
すなわち、反転手段６２は、把持手段６２ａにより圧電振動片２１を把持して、駆動手段６１が圧電振動片２１を把持した把持手段６２ａを、その圧電振動片の粗調面１８が、図６の紙面背後の方向に面している状態から、矢印のように反転させて、微調面１９が紙面背後に向くように反転させる。
【００７８】
反転が終了した状態で、圧電振動片２１は、搬送手段４４によりさらに矢印Ａ方向に搬送されて、微調用の照射手段３５に対応した位置まで送られると、この照射手段３５は、他の照射手段３３，３４と同じ向きに配置されているから、反転された微調面１９と対向することになる。
【００７９】
そして、上述の加工装置３０と同様に、微調用の照射手段３５から、圧電振動片２１の微調面１９に対して、アルゴンガスが照射される。この場合、照射面である圧電振動片２１の微調面１９は、上述したように、エッチングレートの比較的低い金属，この実施形態では、クロムによる金属膜で形成されている。したがって、微調面１９は、図７に示されているように、クロム（Ｃｒ）またはニッケル（Ｎｉ）の低いエッチングレートにより加工される。
【００８０】
かくして、この加工装置６０においても、加工装置３０と同じ作用効果を得ることができる。
【００８１】
本発明は上述の実施形態や各変形例の個別の態様に限定されず、各実施形態の構成は任意に組み合わせることができる。
【００８２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、エッチングによる周波数調整における周波数のずれ量を小さくして、精密に周波数調整できる方法を提供し、あわせて、このようにして調整される高品位の圧電振動子と圧電振動片の周波数調整方法及び周波数調整用の加工装置を提供することができる。
【００８３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の周波数調整方法を説明するための図であり、（ａ）はその第１の方法を示す図、（ｂ）はその第２の方法を示す図。
【図２】本発明の実施形態に係る加工方法が適用される圧電振動子を示しており、（ａ）はその概略正面、（ｂ）はそのパッケージを除いた概略側断面図。
【図３】図１（ａ）に示す周波数調整方法を実行するための第１の実施形態に係る加工装置のブロック構成図。
【図４】図３の加工装置の要部の概略斜視図。
【図５】図１（ｂ）に示す周波数調整方法を実行するための第２の実施形態に係る加工装置のブロック構成図。
【図６】図５の加工装置の要部の概略斜視図。
【図７】アルゴンイオンによる各種の金属についてそのエッチングレートを示すグラフ。
【図８】本発明の実施形態に係る周波数調整方法により周波数調整を行った場合の調整結果を示すグラフ。
【図９】従来の圧電振動片の金属膜のようすを示す概略断面図。
【図１０】従来の周波数調整方法により周波数調整を行った場合の調整結果を示すグラフ。
【符号の説明】
１０ 圧電振動子
１１ 圧電素子
１２ 電極膜
１３ 金属外環
１４ アウターリード
１５ インナーリード
１６ （微調用の）金属膜
１７ 下地層
１８ 粗調面
１９ 微調面
３０，６０ （周波数調整用）加工装置
３１ ネットワークナライザ
３２ フィクスチャ
３３ 粗調用の照射手段
３４ 粗微調用の照射手段
３５ 微調用の照射手段
３８ 外部演算装置
４４ 搬送手段
４５ シャッター駆動手段
４８ シャッター
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、圧電振動片をパッケージに内蔵した圧電振動子と圧電振動片の周波数調整方法及び周波数調整用の加工装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＨＤＤ（ハード・ディスク・ドライブ）、モバイルコンピュータ、あるいはＩＣカード等の小型の情報機器や、携帯電話、自動車電話、あるいはページングシステム等の移動体通信機器において、これら装置の小型薄型化がめざましく、それらに用いられる圧電振動子や圧電発振器等の圧電素子もその高性能化が要求されている。
【０００３】
このような圧電振動子等では、パッケージ内に圧電材料でなる圧電振動片が収容されており、この圧電振動片としては、極めて薄い板状でなる圧電材料である水晶振動片が広く使用されている。
【０００４】
すなわち、このような水晶振動片は、板状の両面に金属膜でなる電極膜が所定のパターンで形成されており、この電極膜に所定の駆動電流を印加することにより、その厚みに依存した固有の振動周波数で振動するようになっている。そして、この振動を電気的に取り出して、組み込まれる機器の所定のクロック信号等に利用している。
【０００５】
図９は、このような水晶振動片１を示している。この水晶振動片１は、厚みの薄い長方形に形成されており、図９では断面が概略的に示されている。
【０００６】
水晶振動片１の表裏両面には、下地層２，２が形成されており、さらに各下地層２，２の上には、金または銀でなる電極膜３，３が形成されている。
【０００７】
このような水晶振動片１の電極膜３，３に図示しないリードを接続し、パッケージに収容することによって、水晶振動子を構成するようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上述の水晶振動子では、電極膜３、３に所定の駆動電流（駆動電圧）が印加された場合、水晶振動片１の振動周波数は、電極膜の重さ（質量）により僅かに異なる。
【０００９】
このため、例えば、図９のように水晶板の両面に電極膜３，３を金属蒸着工程等にて、予め所望の周波数より低めの共振周波数となるように形成した後で、図示しないリードを接続し、駆動電圧を印加して振動周波数を見ながら、ドライエッチング等の手法により、電極膜３，３の表面をエッチングすることによって、イオンビームエッチングの場合と同じように質量削減方式の周波数調整をすることができる。
【００１０】
しかしながら、このような方法では、圧電振動子等の圧電素子の性能に応じてより高い周波数に合わせこむ必要が生じた場合に、高周波帯になるにつれて、電極膜の質量変化に対する周波数変化が大きくなるという問題があった。
【００１１】
例えば図１０に示すように、周波数合わせ込みの中心値Ｃに対して、個々の水晶振動片１の周波数のずれによるばらつきが多くなり、製造効率が低下するという問題があった。
【００１２】
本発明の目的は、以上の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、エッチングによる周波数調整における周波数のずれ量を小さくして、精密に周波数調整できる方法を提供し、あわせて、このようにして調整される高品位の圧電振動子と圧電振動片の周波数調整方法及び周波数調整用の加工装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、請求項１記載の発明にあっては、板状の圧電材料の両面に金属膜による電極を形成しこの電極に駆動電流を印加することで所定の振動を行う圧電振動片の周波数を調整する方法であって、前記圧電振動片の一方の面の最表面には、他方の面の金属膜よりもエッチングレートが低い金属により金属膜が設けられており、前記他方の面の金属膜をエッチングすることにより粗調を行い、前記一方の面の金属膜をエッチングすることにより微調を行うようにした、圧電振動片の周波数調整方法により、達成される。
【００１４】
請求項１の構成によれば、板状の圧電材料の他方の面（粗調面）には、電極膜と同じ金属膜が形成されていることから、この面に対しては、従来と同じエッチングレートでエッチングによる周波数調整が行われ、これを粗調として、すなわち比較的調整幅の大きな周波数調整がなされる。
【００１５】
そして、このような粗調がなされた後では、板状の圧電材料の一方の面（微調面）の最表面に形成されたエッチングレートの低い金属膜に対して、微調として比較的調整幅の小さな周波数調整がされる。
【００１６】
これにより、所望の周波数に精密にあわせこむことが可能となる。
【００１７】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、前記他方の面には、金または銀による金属膜が設けられ、前記一方の面には、クロムまたはニッケルにより金属膜が設けられることを特徴とする。
【００１８】
請求項２の構成によれば、前記他方の面に金または銀により、金属膜を形成し、これにより駆動電極を接続するための電極膜とすることができるとともに粗調面とすることができる。そして、前記一方の面には、クロムまたはニッケルを被膜することによって、他方の面よりもエッチングレートの低い金属膜を形成することができ、微調面を得ることができる。
【００１９】
請求項３の発明は、請求項１または２のいずれかの構成において、前記エッチングは、アルゴン（Ａｒ）イオンによるプラズマエッチングにより行われることを特徴とする。
【００２０】
請求項３の構成によれば、微調レートがより低くなるため加工精度を向上させることができる。
【００２１】
また、上記目的は、請求項４の発明にあっては、板状の圧電材料の両面に金属膜による電極を形成し、この電極に駆動電流を印加することで、所定の振動を行う圧電振動片と、この圧電振動片を収容するパッケージとを有しており、前記圧電振動片の一方の面の最表面には、他方の面の金属膜よりもエッチングレートが低い金属により金属膜が設けられている圧電振動子により、達成される。
【００２２】
請求項４の構成によれば、パッケージに収容される圧電振動片を、その一方の面の最表面には、他方の面の金属膜よりもエッチングレートが低い金属により金属膜が設けられるように形成しているので、圧電振動片を構成する板状の圧電材料の他方の面（粗調面）には、電極膜と同じ金属膜が形成されていることから、この面に対しては、従来と同じエッチングレートでエッチングによる周波数調整が行われ、これを粗調として、従来よりも比較的調整幅の大きな周波数調整を従来と同程度の加工時間で行うことができる。
【００２３】
また、上記目的は、請求項５の発明にあっては、圧電振動片を真空チャンバー内で一方向に送る手段と、この搬送される圧電振動片の電極膜でなる粗調面に対向して、イオン化された粒子を照射する粗調用の照射手段と、この粗調用の照射手段の後段に配置されており、前記圧電振動片の粗調面とは反対の面にて、前記電極膜を構成する金属よりもエッチングレートの低い金属により形成された金属膜でなる微調面に対向して、イオン化された粒子を照射する微調用の照射手段とを備える、圧電振動片の加工装置により、達成される。
【００２４】
請求項５の構成によれば、粗調用の照射手段により、圧電振動片の粗調面に対してイオン化された粒子を照射することで、この粗調面をエッチングすることができるとともに、この圧電振動片の粗調面とは反対の面にて、前記電極膜を構成する金属よりもエッチングレートの低い金属により形成された金属膜でなる微調面に、微調用の照射手段によって、イオン化された粒子を照射することで、この微調面をより低いエッチングレートで削ることができる。これにより、精密な周波数調整を行うことができる。
【００２５】
請求項６の発明は、請求項５の構成において、前記微調用の照射手段は、前記粗調用の照射手段と反対向きに配置されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項６の構成によれば、微調用の照射手段は、前記粗調用の照射手段と反対向きに配置されているので、ワークとしての圧電振動片を上記一方向に搬送しながら、その両面から、それぞれ粗調面と、その後に微調面とをエッチング加工することができる。
【００２７】
請求項７の発明は、請求項５の構成において、前記粗調用の照射手段よりも後段において、前記圧電振動片を反転する手段を有し、前記微調用の照射手段は、前記粗調用の照射手段と同じ向きに配置されていることを特徴とする。
【００２８】
請求項７の構成によれば、粗調用の照射手段と微調用の照射手段とが同じ向きに揃えられていても、圧電振動片の互いに反対面に設けられた粗調面と微調面とを加工することができる。
【００２９】
請求項８の発明は、請求項５ないし７のいずれかの構成において、前記粗調用の照射手段及び微調用の照射手段が、イオン化されたアルゴン（Ａｒ）ガスを照射する構成としたことを特徴とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００３１】
図１は、本発明による周波数調整方法の概略説明図である。
【００３２】
図１（ａ）は、圧電振動片の周波数調整方法の第１の方法を示しており、図１（ｂ）は、圧電振動片の周波数調整方法の第２の方法を示している。
【００３３】
先ず、第１の方法について説明すると、圧電材料としての例えばごく薄い水晶振動片１の表裏両面には、下地層２，２が形成されており、さらに各下地層２，２の上には、金または銀でなる電極膜３，３が形成されている。
【００３４】
そして、前記水晶振動片の一方の面の最表面には、他方の面の金属膜よりもエッチングレートが低い金属による金属膜，例えばクロム（Ｃｒ）膜４が被膜されている。
【００３５】
このような水晶振動片１を、矢印Ａの方向に送る手段と、この水晶振動片１の前記他方の面に対向して設けられ、電極膜３にイオン化された粒子を照射する粗調用の照射手段５と、この粗調用の照射手段５よりも後段で、粗調用の照射手段５と反対の向きに配置され、水晶振動片１の一方の面に形成された、エッチングレートの低い金属による金属膜（クロム膜）４にイオン化された粒子を照射する微調用の照射手段６とにより、周波数調整する方法である。
【００３６】
また、第２の方法は、図１（ｂ）に示されているように、水晶振動片１を、矢印Ａの方向に送る手段と、この水晶振動片１の前記他方の面に対向して設けられ、電極膜３にイオン化された粒子を照射する粗調用の照射手段５と、この粗調用の照射手段５よりも後段で、図示するように、水晶振動片１の前記一方の面と他方の面とがいれかわるように反転させる手段と、粗調用の照射手段５と同じ向きに配置され、水晶振動片１の一方の面に形成された、エッチングレートの低い金属による金属膜（クロム膜）４にイオン化された粒子を照射する微調用の照射手段６とにより、周波数調整する方法である。
【００３７】
これらの各方法による周波数調整を行う加工装置については、後で詳しく説明する。
【００３８】
図２は、本発明の実施形態による圧電振動子の構成例を示している。
【００３９】
例えば、水晶等の圧電材料によって、薄い長方形の板状に形成された圧電素子１１は、図２（ｂ）に示すように、その両面に先ずクロム等による下地層１７，１７が蒸着やスパッタリング等により形成され、その上には、図２（ａ）に示すように、金（Ａｕ）または銀（Ａｇ）等でなる電極膜１２，１２が蒸着やスパッタリング等により形成されている。
【００４０】
このようにして得られた圧電振動片（水晶振動片）２１には、その一方の面の電極膜１２の上に、この電極膜１２を構成する金属よりもエッチングレートの低い金属として、例えばクロム（Ｃｒ）またはニッケル（Ｎｉ）でなる微調用の金属膜１６が設けられている。
【００４１】
この金属膜１６の面が、後述する微調面１９となり、反対側（他方の面）が粗調面１８となる。
【００４２】
また、電極膜１２の端部とインナーリード１５，１５とが導電性の接着剤等により電気的に固定されている。このインナーリード１５，１５は、圧電振動片２１の粗調面１８側の電極膜１２に接続されている。
【００４３】
そして、インナーリード１５，１５は、例えば断面円形もしくは楕円形でなる金属外環１３とこの内部に充填された絶縁ガラスにより支持されるとともに、この金属外環１３の反対側から延びるアウターリード１４，１４と接続されている。また、圧電振動片１２は、一端が塞がれた筒状の金属ケースであるパッケージ２０の内側に入るように、図示のように金属外環１３の上端に被嵌されることにより真空封止または窒素封止されている。
【００４４】
次に、上述の圧電振動片の周波数を調整するための加工装置について説明する。
【００４５】
図３及び図４は、このような加工装置の第１の実施形態を示すものであり、図３は加工装置３０のブロック構成図、図４はその要部の概略斜視図である。
【００４６】
図３及び図４に示す加工装置は、上述した第１の方法に係る周波数調整方法を実行するための装置である。
【００４７】
加工装置３０は、図３に示すように、真空チャンバー４０を備えている。真空チャンバー４０には、メカニカルブースターポンプ４１を介して、ロータリポンプ４２が接続されており、所定の真空度，例えば、１０-3Ｔｏｒｒ（１Ｔｏｒｒ＝１３３Ｐａ）程度の真空度に真空排気されるようになっている。
【００４８】
この真空チャンバー４０内には、搬送手段４４が設けられており、搬送手段４４は、一方向，すなわち矢印Ａの方向に沿って、ワークとしての圧電振動片２１をひとつずつ搬送するようになっている。
【００４９】
ここで、圧電振動片２１においては、粗調面１８側の下地層１７と電極膜１２及び微調面１９側の下地層１７と金属膜１６が、この圧電振動片２１に駆動電流を印加した場合に、その振動数が、所望の共振周波数ｆ０よりも、若干低くなる程度の質量となるように、前の工程で成膜されて送られる。そして、この加工装置３０により、質量削減方式により、所望の共振周波数ｆ０になるように周波数調整されるようになっている。
【００５０】
真空チャンバー４０内には、イオン化された粒子の照射手段３３，３４，３５（以下、「照射手段」という）が設けられている。この照射手段は、本実施形態では、好ましくは、三種類設定されており、粗調用の照射手段３３，粗微調用の照射手段３４と、微調用の照射手段３５が設けられている。各照射手段は同じ構成であるが、微調用の照射手段３５は、粗調用の照射手段３３及び粗微調用の照射手段３４よりも後段に配置されていて、かつ上記ワークである圧電振動片２１を挟んで向かい合わせに配置されている。そして、粗調用の照射手段３３及び粗微調用の照射手段３４は、搬送される圧電振動片２１の粗調面１８に対向しており、微調用の照射手段３５は、微調面１９に対向している。
【００５１】
ここで、照射手段の構成を説明する。照射手段３３には、アルゴンガスのガスボンベ３９が所定の電磁駆動弁４３を介して接続されており、また、照射手段３３には、直流電源３６が接続されている。
【００５２】
照射手段３３は、本実施形態では、イオンガンが用いられている。この照射手段３３は、図４に示すように、例えば、ステンレス製の筒体３３ａを有し、この筒体３３ａ内には、上記直流電源３６と接続された図示しない電極棒が収容されている。この電極棒は、筒体３３ａとは絶縁されており、かつステンレス製の筒体３３ａの外周部は、アースシールドされている。
【００５３】
これにより、上述のように、真空チャンバー４０内が、例えば１０-3Ｔｏｒｒ程度の真空度に真空排気され、アルゴンガスボンベ３９からのアルゴンガスが、筒体３３ａ内に送られるようになっている。これにより、筒体３３ａ内でアルゴンガスが、例えば１０-1乃至１０-2Ｔｏｒｒ程度充填された状態にて、上記電極棒に直流電源３６から直流電流が印加されると、筒体３３ａ内でアルゴンプラズマが発生するようになっている。
【００５４】
このプラズマの作用によりアルゴンガスがイオン化され、このイオン化されたアルゴンガスが筒体３３ａの先端の開口３３ｂから照射される。そして、イオン化された粒子であるアルゴンガスは、ワークである圧電振動片２１の粗調面１８に当たるようになっている。
【００５５】
そして、粗微調用の照射手段３４及び微調用の照射手段３５も照射手段３３と同様の構成となっており、順次イオン化されたアルゴンガスを圧電振動片２１のそれぞれ対応する粗調面１８と微調面１９に照射するようになっている。
【００５６】
また、図３に示すように、この各照射手段３３，３４，３５と圧電振動片２１との間には、シャッター４８が介在されている。シャッター４８は、図４に示すように、シャッター駆動手段４５により駆動されて、マスク４６の開口を開閉することにより、イオン化されたアルゴンガスの照射を遮断，開放することができるようになっている。
【００５７】
一方、各照射手段３３，３４，３５に対応して、ネットワークアナライザ３１，３１，３１が設定されており、これらは、コンピュータ等でなる外部演算装置３８と接続されている。各ネットワークアナライザ３１は、フィクスチャ３２及び接触手段４７を介して、各ワークである圧電振動片２１と電気的に接続されている。
【００５８】
ネットワークナライザ３１は、内部に高周波の発生源を有しており、フィクスチャ３２を介して、各圧電振動片２１のリード１４（図２参照）に駆動電流を印加することにより、加工中の各圧電振動片２１の共振周波数をモニタすることができるようになっている。
【００５９】
フィクスチャ３２は、モニタリング手段としてのネットワークナライザ３１と圧電振動片２１との接続手段であって、アルゴンイオンが照射される圧電振動片２１のリード１４に帯電したプラス電荷を直流成分もしくは低周波数成分として除去し、ネットワークナライザ３１に伝えられないようにするものである。このため、フィクスチャ３２は、一方が圧電振動片２１のリード１４に接続され、他方が設置されたコイルや抵抗等でなる低周波数除去手段を備えている。
【００６０】
外部演算装置３８は、ネットワークナライザ３１による測定結果から加工中の圧電振動片２１の周波数を取得し、調整目標の周波数と比較することによって、各照射手段３３，３４，３５における加工レートを演算により決定する。この演算結果に基づいて、外部演算装置３８は、例えば直流電源３６やシャター駆動手段４５等の駆動を制御することにより、加工装置３０の運転制御を行うようになっている。
【００６１】
本実施形態の加工装置３０は、以上のように構成されており、その加工は次のように実行される。
【００６２】
先ず、真空チャンバー４０内は、上述したように、メカニカルブースターポンプ４１及びロータリポンプ４２により、例えば１０-3Ｔｏｒｒ程度の真空度に真空排気される。この状態にて、搬送手段４４により、ワークである圧電振動片２１は、矢印Ａ方向に搬送されて、照射手段３３に対応する位置まで移動される。この時、圧電振動片２１の粗調面１８が照射手段３３と対向される。
【００６３】
そして、アルゴンガスボンベ３９からのアルゴンガスが、各照射手段３３，３４，３５の各筒体３３ａ，３４ａ，３５ａ内に送られる。
【００６４】
これにより、各筒体内ではアルゴンガスが、例えば１０-1乃至１０-2Ｔｏｒｒ程度充填された状態となり、筒体内の電極棒に直流電源３６から直流電流が印加されると、筒体内でアルゴンプラズマが発生する。このプラズマの作用によりアルゴンガスがイオン化され、このイオン化されたアルゴンガスが筒体３３ａの先端の開口３３ｂから照射される。そして、イオン化された粒子であるアルゴンガスは、ワークである圧電振動片２１の粗調面１８に当たる。これにより、粗調面１８は、金または銀の電極膜であるから、図７に示されているように、比較的高いエッチングレートにより加工される。この加工はネットワークナライザ３１によりモニタされながら、圧電振動片２１の周波数ｆ１は、２０００ｐｐｍ程度の所望の共振周波数ｆ０からのずれがある状態から、所望の目標とされる共振周波数ｆ０に対して２００ｐｐｍ程度のずれになるまで、外部演算装置３８に制御されつつ質量減少方式による周波数調整がなされる。
【００６５】
次いで、圧電振動片２１は、搬送手段４４によりさらに矢印Ａ方向へ送られて粗微調用の照射手段３４により、その粗調面１８が上記同様にエッチング加工される。この場合、照射手段３３と同等または若干低い加工レートで粗微調としてのエッチングを行い、所望の目標とされる共振周波数ｆ０に対して５０ｐｐｍ程度のずれになるまで周波数調整を行う。
【００６６】
最後に、圧電振動片２１は、搬送手段４４によりさらに矢印Ａ方向へ送られる。この時、微調用の照射手段３５は、図４にて説明したように、他の照射手段とは反対の向きに配置されているので、圧電振動片２１が搬送手段４４により微調用の照射手段３５に対応した位置まで送られると、この照射手段３５は、圧電振動片２１の粗調面１８とは反対の面に設けられている微調面１９と対向することになる。
【００６７】
そして、上記と同様に、微調用の照射手段３５から、圧電振動片２１の微調面１９に対して、アルゴンガスが照射される。照射面である圧電振動片２１の微調面１９は、上述したように、エッチングレートの比較的低い金属，この実施形態では、クロムやニッケルによる金属膜で形成されている。したがって、微調面１９は、図７に示されているように、クロム（Ｃｒ）またはニッケル（Ｎｉ）の低いエッチングレートにより加工されることにより、精密な質量減少による調整が可能となる。このため、微調用の照射手段３５により、微調面１９は、所望の目標とされる共振周波数ｆ０に対して、従来よりも一層精密に例えば、プラスマイナス１ｐｐｍ程度のばらつきになるまで周波数調整を行うことができる。
【００６８】
したがって、この加工装置３０によれば、例えば、高周波タイプの圧電振動片２１を製造する場合にも、目標とされる共振周波数ｆ０に対して、極めて精密に合わせ込むことができ、図８に示すように、調整後の周波数のばらつきが、きわめて狭い範囲になるように加工することが可能となる。
【００６９】
これにより、このように加工した圧電振動片２１を用いて、図２に示す圧電振動子１０や圧電発振器等の高性能な圧電デバイスを得ることができる。
【００７０】
図５及び図６は、加工装置の第２の実施形態を示すものであり、図５は加工装置６０のブロック構成図、図６はその要部の概略斜視図である。
【００７１】
図５及び図６に示す加工装置は、上述した図１の第２の方法に係る周波数調整方法を実行するための装置である。図５及び図６に示す加工装置において、第１の実施形態である図３及び図４の加工装置３０と同一の符号を付した箇所は共通する構成であるから、重複する説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。
【００７２】
図５及び図６において、加工装置６０においては、微調用の照射手段３５は、粗調用の照射手段３３，粗微調用の照射手段３４と同じ向きに設定されている。また、粗調用の照射手段３３及び粗微調用の照射手段３４よりも後段で、微調用の照射手段３５の前段には、ワークである圧電振動片２１を反転させるための反転手段６２を備える点が第１の実施形態の加工装置３０と異なる。
【００７３】
この反転手段６２は、図６に示されているように、圧電振動片２１を把持する把持手段６２ａと、把持した圧電振動片２１を矢印に示すように反転させるように駆動する反転駆動手段６１を備えている。
【００７４】
加工装置６０は以上のように構成されており、その加工は次のように実行される。
【００７５】
先ず、真空チャンバー４０内は、加工装置３０と同様のメカニズムにより真空排気され、圧電振動片２１は、搬送手段４４によって、矢印Ａ方向に送られる。一方、各照射手段３３，３４，３５においては、加工装置３０と同様に、アルゴンガスを照射するようになっている。
【００７６】
加工装置６０では、粗調及び粗微調の照射手段３３，３４による加工は、上記加工装置３０と同様に行われる。粗微調用の照射手段３４による加工が済んだ圧電振動片２１は、搬送手段４４により、矢印Ａ方向に送られると、途中で反転手段６２により反転される。
【００７７】
すなわち、反転手段６２は、把持手段６２ａにより圧電振動片２１を把持して、駆動手段６１が圧電振動片２１を把持した把持手段６２ａを、その圧電振動片の粗調面１８が、図６の紙面背後の方向に面している状態から、矢印のように反転させて、微調面１９が紙面背後に向くように反転させる。
【００７８】
反転が終了した状態で、圧電振動片２１は、搬送手段４４によりさらに矢印Ａ方向に搬送されて、微調用の照射手段３５に対応した位置まで送られると、この照射手段３５は、他の照射手段３３，３４と同じ向きに配置されているから、反転された微調面１９と対向することになる。
【００７９】
そして、上述の加工装置３０と同様に、微調用の照射手段３５から、圧電振動片２１の微調面１９に対して、アルゴンガスが照射される。この場合、照射面である圧電振動片２１の微調面１９は、上述したように、エッチングレートの比較的低い金属，この実施形態では、クロムによる金属膜で形成されている。したがって、微調面１９は、図７に示されているように、クロム（Ｃｒ）またはニッケル（Ｎｉ）の低いエッチングレートにより加工される。
【００８０】
かくして、この加工装置６０においても、加工装置３０と同じ作用効果を得ることができる。
【００８１】
本発明は上述の実施形態や各変形例の個別の態様に限定されず、各実施形態の構成は任意に組み合わせることができる。
【００８２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、エッチングによる周波数調整における周波数のずれ量を小さくして、精密に周波数調整できる方法を提供し、あわせて、このようにして調整される高品位の圧電振動子と圧電振動片の周波数調整方法及び周波数調整用の加工装置を提供することができる。
【００８３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の周波数調整方法を説明するための図であり、（ａ）はその第１の方法を示す図、（ｂ）はその第２の方法を示す図。
【図２】本発明の実施形態に係る加工方法が適用される圧電振動子を示しており、（ａ）はその概略正面、（ｂ）はそのパッケージを除いた概略側断面図。
【図３】図１（ａ）に示す周波数調整方法を実行するための第１の実施形態に係る加工装置のブロック構成図。
【図４】図３の加工装置の要部の概略斜視図。
【図５】図１（ｂ）に示す周波数調整方法を実行するための第２の実施形態に係る加工装置のブロック構成図。
【図６】図５の加工装置の要部の概略斜視図。
【図７】アルゴンイオンによる各種の金属についてそのエッチングレートを示すグラフ。
【図８】本発明の実施形態に係る周波数調整方法により周波数調整を行った場合の調整結果を示すグラフ。
【図９】従来の圧電振動片の金属膜のようすを示す概略断面図。
【図１０】従来の周波数調整方法により周波数調整を行った場合の調整結果を示すグラフ。
【符号の説明】
１０ 圧電振動子
１１ 圧電素子
１２ 電極膜
１３ 金属外環
１４ アウターリード
１５ インナーリード
１６ （微調用の）金属膜
１７ 下地層
１８ 粗調面
１９ 微調面
３０，６０ （周波数調整用）加工装置
３１ ネットワークナライザ
３２ フィクスチャ
３３ 粗調用の照射手段
３４ 粗微調用の照射手段
３５ 微調用の照射手段
３８ 外部演算装置
４４ 搬送手段
４５ シャッター駆動手段
４８ シャッター
Claims (8)
- 板状の圧電材料の両面に金属膜による電極を形成しこの電極に駆動電流を印加することで所定の振動を行う圧電振動片の周波数を調整する方法であって、
前記圧電振動片の一方の面の最表面には、他方の面の金属膜よりもエッチングレートが低い金属により金属膜が設けられており、
前記他方の面の金属膜をエッチングすることにより粗調を行い、
前記一方の面の金属膜をエッチングすることにより微調を行うようにした
ことを特徴とする圧電振動片の周波数調整方法。 - 前記他方の面には、金または銀による金属膜が設けられ、前記一方の面には、クロムまたはニッケルにより金属膜が設けられている請求項１に記載の圧電振動片の周波数調整方法。
- 前記エッチングは、アルゴン（Ａｒ）イオンによるプラズマエッチングにより行われる請求項１または２のいずれかに記載の圧電振動片の周波数調整方法。
- 板状の圧電材料の両面に金属膜による電極を形成し、この電極に駆動電流を印加することで、所定の振動を行う圧電振動片と、
この圧電振動片を収容するパッケージと
を有しており、
前記圧電振動片の一方の面の最表面には、他方の面の金属膜よりもエッチングレートが低い金属により金属膜が設けられている
ことをを特徴とする圧電振動子。 - 圧電振動片を真空チャンバー内で一方向に送る手段と、
この搬送される圧電振動片の電極膜でなる粗調面に対向して、イオン化された粒子を照射する粗調用の照射手段と、
この粗調用の照射手段の後段に配置されており、前記圧電振動片の粗調面とは反対の面にて、前記電極膜を構成する金属よりもエッチングレートの低い金属により形成された金属膜でなる微調面に対向して、イオン化された粒子を照射する微調用の照射手段と
を備えることを特徴とする圧電振動片の加工装置。 - 前記微調用の照射手段は、前記粗調用の照射手段と反対向きに配置されている請求項５に記載の圧電振動片の加工装置。
- 前記粗調用の照射手段よりも後段において、前記圧電振動片を反転する手段を有し、
前記微調用の照射手段は、前記粗調用の照射手段と同じ向きに配置されている請求項５に記載の圧電振動片の加工装置。 - 前記粗調用の照射手段及び微調用の照射手段が、イオン化されたアルゴン（Ａｒ）ガスを照射する構成とした請求項５ないし７のいずれかに記載の圧電振動片の加工装置。
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