JP3988179B2 - 圧電振動素子の周波数測定方法および装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電材料から形成した圧電振動素子の振動周波数を測定する方法に係り、特にウエハに形成された複数の圧電振動素子の周波数を測定するのに好適な圧電振動素子の周波数測定方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧電振動素子は、各種の電子機器に広く搭載されている。この圧電振動素子は、振動特性が優れており、安定した性能が得られるところから、圧電材料として水晶を用いて製造されることが多い。そして、水晶を原料とした圧電振動素子（いわゆる水晶振動子）の中でも、ＡＴカット振動子と呼ばれるものが特に優れた性能を有するところから、多く生産されている。このＡＴカット振動子は、水晶のＡＴカットの結晶方向に切り出した平板を、設計値に従った長さと幅に分割したのち、所望の周波数が得られるように研磨によって厚みを調整していた。すなわち、従来のＡＴカット振動子は、殆どの工程が機械的な加工によっていた。従って、従来のＡＴカット振動子は、機械研磨によって厚みを調整しているため、量産工程においては振動子の厚さを８０ＭＨｚの振動数（周波数）が得られる約２０μｍとするのが限界であろうといわれている。
【０００３】
一方、圧電振動素子は、電子機器の小型化、高性能化に伴って小型化、高周波数化が進められている。そして、現在は、さらに高い周波数を得る手段として、化学研磨による加工法が取り入れられている。この方法は、半導体装置の製造分野おいて多用されているフォトリソグラフィー技術を採用しており、従来の方法との大きな相違は、任意周波数、任意形状の水晶からなるウエハ上にフォトレジスト膜を形成し、振動領域（振動素子）となる位置のレジスト膜に窓をあけ、その部分を化学的なエッチングによって溶解し、所望の周波数を有する薄板を得ることにある。そして、この化学研磨を用いた振動子（圧電振動素子）の製造方法においては、ウエハに多数の圧電振動素子を同時に形成することができる。図１２は、化学研磨を採用した圧電振動素子の製造工程の概略を示す説明図である。
【０００４】
まず、図示しない圧電材料である水晶ブロック（水晶原石）から切り出し、図１２（１）に示したように、研磨した水晶基板（ウエハ）１０の両面に、金（Ａｕ）などからなる耐食膜（導電膜）１２を蒸着やスパッタリング等により形成する。そして、両側の耐食膜１２の上にフォトレジストをスピンコートなどによって塗布し、レジスト膜１４を形成する。その後、ウエハ１０の両面のレジスト膜１４をフォトリソグラフィー法によって露光、現像し、同図（２）に示したように、振動素子（振動領域）を形成する部分に対応した位置のレジスト膜１４を除去し、開口１６を形成する。
【０００５】
次に、開口１６を有するレジスト膜１４をマスクとして耐食膜１２をエッチングし、開口１６に対応した部分の耐食膜１２を除去してウエハ１０を露出させる（図１２（３）参照）。その後、同図（４）に示したように、レジスト膜１４と耐食膜１２とをマスクとし、緩衝フッ酸などにより水晶ウエハ１０の露出部を所定の厚さになるまでエッチングする。これにより、ウエハ１０に多数の圧電振動素子１８が同時に形成される。
【０００６】
図１３（１）は、上記のようにして複数の圧電振動素子１８を形成したウエハ１０の、一例を模式的に示した平面図である。そして、多数の圧電振動素子１８を形成したウエハ１０は、各圧電振動素子１８ごとに振動周波数の測定を行ない、周波数が所定の範囲に入るように各圧電振動素子１８の厚さを調整する。その後、ウエハ１０は、レジスト膜１４を剥離したのち、同図（２）に示したように、圧電振動素子１８ごとに分割される。なお、図１３（３）は、分割した圧電振動素子１８の断面図である。
【０００７】
ところで、従来、ウエハ１０に形成した圧電振動素子１８の周波数（振動数）の測定は、図１４に示したような方法によって行なっていた。まず、圧電振動素子１８が形成してあるレジスト膜１４を有するウエハ１０を、図示しない測定治具のウエハステージの上に載せる。次に、測定者は、ネットワークアナライザやＣＩメータなどの周波数測定器２０に接続してある測定電極２２を所定の位置、例えばウエハ端部の圧電振動素子１８の測定点中央まで移動させ、測定電極２２の水平方向の位置合わせをする。その後、矢印２４に示したように、圧電振動素子１８の表面から約１００μｍの位置まで測定電極２２を下降させ、測定電極２２から高周波電界を圧電振動素子１８に与えて周波数の測定を行なう。１つの圧電振動素子１８についての周波数の測定が終了したならば、測定電極２２をわずかに上げ、矢印２６に示したように、測定電極２２を次の測定点まで水平方向に移動させる。以下、上記と同様にして各圧電振動素子１８について周波数の測定を行なう。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、振動周波数の高い被測定物である圧電振動素子１８は、非常に薄いために圧電振動素子１８に測定電極２２を接触させると圧電振動素子１８が破損する。一方、圧電振動素子１８の測定領域が非常に狭いために得られる電気信号が小さく、測定電極２２を圧電振動素子１８にできるだけ接近させる必要がある。このため、圧電振動素子１８の周波数測定においては、測定電極２２の移動、位置決めに微妙な操作が要求され、自動化を図ることが非常に困難であって、上記したように、作業者が手作業によって測定電極２２の移動、位置決めを行なっている。このため、１つのウエハ１０に３０〜１００個の圧電振動素子１８が形成される現状においては、周波数測定に非常に多くの時間を必要とし、圧電振動素子１８の生産効率を上げることが困難となっている。
【０００９】
本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされたもので、周波数測定を容易、迅速に行なえるようにすることを目的としている。
また、本発明は、周波数測定の際における圧電振動素子の破損を防ぐことを目的としている。
そして、本発明は、周波数測定の自動化を図ることができるようにすることを目的としている。
さらに、本発明は、測定精度を向上することなどを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る圧電振動素子の周波数測定方法は、水晶からなるウエハの複数箇所の厚みをエッチングにより薄くし励振電極が未形成の領域に形成された圧電振動素子に交流電界を与えて振動を発生させてその振動周波数を求める圧電振動素子の周波数測定方法であって、前記ウエハの一方の面に厚さ方向に通電可能であり、かつ、可撓性の電圧印加シートを重ねて薄肉部とされた前記複数の圧電振動素子の各々を覆い、測定電極により前記電圧印加シートの前記各圧電振動素子の各々に対応した部分を押圧して前記圧電振動素子側に撓ませて前記各圧電振動素子に前記電圧印加シート面を近接させた状態で交流電界を与えて振動を発生させる、ことを特徴としている。
【００１１】
このようになっている本発明によれば、圧電振動素子に交流電界（高周波電界）を与える測定電極を電圧印加シートに押圧し、電圧印加シートを介して圧電振動素子に交流電界を作用させることができる。従って、測定電極の上下方向の微妙な位置合わせが不要となり、測定電極の位置調整を容易に行なうことが可能となって周波数測定を容易、迅速に行なうことができる。また、電圧印加シートを介して圧電振動素子に交流電界を与えているため、測定電極が圧電振動素子と接触するようなことがなく、周波数の測定をする際に、振動素子が破損するような事故を防ぐことができる。そして、測定電極の上下方向の位置決めは、従来のように微妙な操作によって高精度で行なう必要がないため、周波数測定の自動化を図ることができ、圧電振動素子の生産効率を大幅に向上させることが可能となる。
【００１２】
電圧印加シートに交流電界を印加する測定電極を各圧電振動素子に対応させて複数配置し、これら各測定電極を順次切り替えて前記各圧電振動素子に交流電界を与えるようにすると、測定電極を移動、位置決めする必要がなく、より迅速に周波数の測定を行なうことができる。また、周波数の測定は、ウエハの圧電振動素子の周囲に形成した導電膜を接地して行なうと、圧電振動素子に与えた電界が導電膜を伝播し、その反射による影響や外部からのノイズを低減でき、測定精度を高めることができる。
【００１３】
そして、上記の圧電振動素子の周波数測定方法を実施するために圧電振動素子の周波数測定装置は、水晶からなるウエハの複数箇所の厚みをエッチングにより薄くし励振電極が未形成の領域に形成された圧電振動素子の周波数を測定する周波数測定装置であって、前記ウエハの一方の面に重ねて前記複数の圧電振動素子の各々を覆うことが可能とされ、厚さ方向に通電可能であり、かつ、可撓性の電圧印加シートと、 前記電圧印加シートの前記各圧電振動素子の各々に対応した部分を押圧して前記圧電振動素子側に撓ませて前記各圧電振動素子に前記電圧印加シート面を近接させた状態で交流電圧を与える複数の測定電極と、前記測定電極に交流電圧を印加する交流電圧源と、前記ウエハの他方の側に配置する対向電極部と、前記交流電界の作用による前記圧電振動素子の振動に伴う電気信号が前記対向電極を介して入力する周波数検出部と、を有することを特徴としている。
【００１４】
これにより、測定電極自体の高精度な位置決めを必要とせず、圧電振動素子の周波数測定を容易、迅速に行なうことができ、周波数測定の自動化を図ることができる。しかも、測定電極を直接圧電振動素子に近接させる必要がないため、測定電極が圧電振動素子に接触して圧電振動素子を破損するような事故を防ぐことができる。
【００１５】
電圧印加シートは、圧電振動素子との対応部において厚さ方向に通電できればよく、各圧電振動素子との対応部に導電材を配設した可撓性の端子シートであってよい。また、電圧印加シートは、厚さ方向にのみ通電可能であって、面に沿った方向に通電できない可撓性の異方性導電シートを用いることができる。可撓性を有する電圧印加シートを使用すると、電圧印加シートに測定電極を押圧したときに、電圧印加シートが撓んで圧電振動素子に近づくため、得られる信号を大きくすることができ、より精度と信頼性の高い周波数測定を行なうことができる。
【００１６】
測定電極は、圧電振動素子に対応して複数設け、それぞれを電源切替え部に接続し、この電源切替え部を介して前記交流電源に順次切り替えて接続するようにできる。このようにすると、測定電極を移動、位置決めする必要がなく、より迅速に周波数の測定をすることができ、周波数測定の自動化もより容易となる。測定電極の切替えは、マルチプレクサなどにより電子的に行なうことが望ましい。そして、複数の測定電極は、絶縁材からなる保持板に固定することができる。このようにすると、圧電振動素子の形成ピッチに合わせて測定電極を取り付けた保持板を電圧印加シートの上に配置するだけでよく、周波数測定の簡素化が図れる。
【００１７】
さらに、測定電極は、異方性導電シートとの接触部を大きくするとよい。異方性導電シートは、シリコンゴムなどの絶縁性シートに細い金属線などを、軸線方向がシートの厚さ方向となるように埋め込んだ構造をしている。従って、測定電極の異方性導電シートとの接触部を大きくすることにより、より多くの金属線と電気的に接続することができ、圧電振動素子に交流電界を与えることができる領域が大きくなって、より大きな信号を得ることができる。
【００１８】
対向電極部は、複数の前記圧電振動素子を覆う導電性板体であってよい。これにより、対向電極部を複数の素子に対する共通電極とすることができ、装置の簡素化を図ることができる。そして、対向電極部は、複数の前記圧電振動素子を覆う導電性板体と、この導電性板体と前記ウエハとの間に配置した弾性変形可能な第２異方性導電シートとを有する構成とすることができる。弾性変形可能な第２異方性導電シートを介在させることにより、圧電振動素子を形成したウエハと電圧印加シートとを第２異方性導電シートに載せた際に、第２異方性導電シートが弾性変形して圧電振動素子に接近するため、得られる信号を大きくすることが可能となる。
【００１９】
対向電極部は、複数の圧電振動素子に対応して設けた複数の電極片と、これらの電極片を貫通させて固定した絶縁性の支持板と、この支持板と前記ウエハとの間に配置される厚さ方向に通電可能な弾性変形可能に形成した第２異方性導電シートとを有するように構成できる。そして、各電極片を電極切替え部に接続し、この電極切替え部により電源切替え部に同期して切り替えて順次周波数検出部に接続するようにできる。各電極片は、第２異方性導電シートとの接触部を大きくすると、前記と同様の理由により得られる信号を大きくすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る圧電振動素子の周波数測定方法および装置の好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細に説明する。なお、前記従来技術において説明した部分に対応する部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。また、以下の説明は、一例を示すものであって、これに限定されるものではない。
【００２１】
図１は、本発明の第１実施形態に係る圧電振動素子の周波数測定装置の説明図である。図１において、周波数測定装置３０は、測定器本体としてネットワークアナライザ３２を有している。このネットワークアナライザ３２は、周知の構造をしており、信号発信部３４に交流電圧源としての掃引発振器３６を備えている。そして、掃引発振器３６から出力された所定周波数の高周波電圧は、出力端子３８に接続した測定電極２２に印加される。また、ネットワークアナライザ３２の受信部４０は、周波数測検出部を構成していて、入力端子４２を介して対向電極部４４が接続してある。
【００２２】
周波数測定装置３０は、水晶からなるウエハ１０の一方の側（実施形態の場合、ウエハ１０の上側）に配置する電圧印加シート４６を有している。電圧印加シート４６は、圧電振動素子１８と対応した部分において厚さ方向に通電可能となっていて、実施形態の場合、図１の上下方向である厚さ方向にのみ通電可能であって、面に沿った方向に通電することができない異方性導電シートから形成してある。
【００２３】
すなわち、電圧印加シート４６を構成している異方性導電シートは、図２に詳細を示したように、弾性変形可能な可撓性を有するシリコンゴムからなるゴムシート４８と、このゴムシートに埋め込んだ多数の金属線５０とからなっている。金属線５０は、金などの導電率のよい金属から形成してあって、軸線の方向がほぼゴムシート４８の厚さ方向となっているとともに、金属線５０が相互に接触しないようにしてある。従って、図１に示したように、測定電極２２を圧電振動素子１８と対応した位置の電圧印加シート４６に押圧することにより、測定電極２２に印加された高周波電圧が電圧印加シート４６に与えられ、電圧印加シート４６を介して圧電振動素子１８に高周波電界を与えることができるようになっている。
【００２４】
一方、ウエハ１０は、圧電振動素子１８を形成するために設けられた導電性の耐食膜（導電膜）１２とレジスト膜１４とを有していて、レジスト膜１４の上に電圧印加シート４６が配置される。また、ウエハ１０の他方の側となる下側には、対向電極部４４が配置される。この対向電極部４４は、導電性のよい金属板（導電性板体）から形成してあって、ウエハ１０の下面全体を覆うことができる大きさを有し、各圧電振動素子１８の共通電極となっている。
【００２５】
このように形成した第１実施形態の周波数測定装置３０は、測定電極２２を圧電振動素子１８のほぼ中心位置と対応した位置に移動させ、図１の矢印５２に示したように、測定電極２２を下げて電圧印加シート４６の上面に押圧する。これにより、測定電極２２に印加されている高周波電圧は、電圧印加シート４６を構成している金属線５０に印加され、この金属線５０を介して圧電振動素子１８に高周波電界を作用させることができる。そして、高周波電界を与えられた圧電振動素子１８は、逆圧電効果により振動して電気分極する。この電気分極に伴う圧電振動素子１８によるインピーダンスが、対向電極部４４を介してネットワークアナライザ３２の受信部４０に入力され、図示しないパーソナルコンピュータなどによって圧電振動素子１８の振動周波数が求められる。
【００２６】
なお、図１に示したように、導電膜である耐食膜１２を接地して周波数の測定を行なうと、圧電振動素子１８に与えた高周波電界が耐食膜１２を伝播することによる反射波の影響や、外部からの雑音を遮断することができ、測定精度を向上することが可能となる。
【００２７】
このように、第１実施形態においては、測定電極２２を圧電振動素子１８と対応した位置の電圧印加シート４６に接触させ、電圧印加シート４６を介して圧電振動素子１８に高周波電界を作用させており、測定電極２２の微妙な操作、位置決め操作を必要とせず、圧電振動素子１８の周波数測定を容易、迅速に行なうことができるとともに、周波数の測定を自動化することが可能となる。また、実施形態においては、測定電極２２を圧電振動素子１８に直接接近させる必要がないため、測定電極２２が圧電振動素子１８に接触し、圧電振動素子１８を破損するような事故をなくすことができる。しかも、電圧印加シート４６は、可撓性を有するため、測定電極２２が押圧されると下方に撓んで変形部４７が形成され、測定電極２２を圧電振動素子１８に近づけたと同様の効果が得られ、雑音の低減が図れて得られる信号が大きくなり、測定精度を高めることができる。
【００２８】
図３は、電圧印加シートの他の実施形態を示す断面図である。この電圧印加シート５４は、ゴムのような可撓性のある弾性変形可能な絶縁シート５６と、絶縁シート５６を貫通させて設けた端子部５８とから形成してある。端子部５８は、導電性の金属などから形成してあって、図示のように圧電振動素子１８の中央部と対応した位置に配置される。このような電圧印加シート５４を用いても前記と同様の効果を得ることができる。
【００２９】
図４は、第２実施形態の要部断面図である。この第２実施形態においては、対向電極部６０が金属などからなる導電性板体６２と、第２異方性導電シート６４とから構成してある。他の構成は、図１に示した第１実施形態と同様である。
第２異方性導電シート６４は、第１実施形態に示した異方性導電シート４６と同様に構成してあって、ゴムシート４８と金属線５０とから構成され、弾性変形可能であって可撓性を有している。そして、第２異方性導電シート６４は、導電性板体６２の上面に配置され、その上にウエハ１８を載せるようになっている。
【００３０】
このように構成した第２実施形態においては、対向電極部６０の第２異方性導電シート６４の上に、圧電振動素子１０を形成したウエハ１０と電圧印加シート４６とを載せると、第２異方性導電シート６４がこれらの重みにより、ウエハ１０の圧電振動素子１８を形成した凹部６６の部分において、弾性変形して上方に膨出した変形部６８が形成される。従って、対向電極部６０をより圧電振動素子１８に近づけることが可能となり、測定精度を向上させることができる。
【００３１】
図５は、第３実施形態の要部説明図である。この第３実施形態は、電圧印加シート４６の上面に測定電極ユニット７０を配置するようになっている。測定電極ユニット７０は、絶縁材からなる保持板７２を有している。そして、絶縁性の保持板７２には、電圧印加シート４６の上に配置されたときに、各圧電振動素子１８との対応部となる位置に、測定電極７４（７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、………）が設けてある。
【００３２】
各測定電極７４は、保持板７２を貫通して設けてあって、下部が所定量だけ保持板７２から突出していて、異方性導電シートからなる電圧印加シート４６と確実に接触するようになっている。そして、電圧印加シート４６は、各測定電極７４と接触する部分が測定電極７４に押圧され、下方に膨出した変形部４７が形成される。また、保持板７２の上面には、一端を測定電極７４に接続してある配線パターン７６（７６ａ、７６ｂ、７６ｃ、………）が設けてある。これらの配線パターン７６の他端は、配線パターン７６に対応して保持板７２に設けた図示しない端子に接続してあって、これらの端子が本図に図示しないアナログマルチプレクサなどの切替え部に接続され、各端子が切替え部の切替え動作によって順次切り替えられ、各測定電極７４に掃引発振器からの高周波電圧が印加される。
【００３３】
このように、第３実施形態においては、各圧電振動素子１８に対応して測定電極７４を設け、測定電極７４を順次切り替えて周波数の測定を行なうようにしているため、測定電極を移動、位置決めする必要がなく、周波数測定をより容易、迅速に行なうことができる。
図６は、第４実施形態の説明図である。この第４実施形態は、対向電極部６０が導電性板体６２と第２異方性導電シート６４とから形成してあって、第２異方性導電シート６４の上にウエハ１０を配置するようになっている。他の構成は図５に示した第３実施形態と同様である。従って、圧電振動素子１８の周波数測定をより容易、迅速に行なえるとともに、対向電極部６０側にも変形部６８が形成されるため、測定精度をより高めることができる。
【００３４】
図７は、第５実施形態の要部の説明図である。この実施形態の周波数測定装置は、対向電極部８０が対向電極ユニット８２と、この対向電極ユニット８２の上に配置した第２異方性導電シート６４とから構成してある。対向電極ユニット８２は、測定電極ユニット７０とほぼ同様に形成してあって、絶縁性の支持板８４と支持板８４を貫通して設けた複数の電極片８６（８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、………）とからなっていて、支持板８４の下面に各電極片８６に接続した配線パターン（図示せず）が設けてある。
【００３５】
各測定電極７４と各電極片８６とは、図８に示したように、配線パターンを介してそれぞれアナログマルチプレクサ（以下、単にマルチプレクサという）９０、９２に接続してある。そして、測定電極７４は、電源切替え部であるマルチプレクサ９０を介してネットワークアナライザ３２の出力端子３８に接続される。また、対向電極部８０の各電極片８６は、電極切替え部であるマルチプレクサ９２を介してネットワークアナライザい３２の入力端子４２に接続される。また、各マルチプレクサ９０、９２は、デコーダ９４を介してパーソナルコンピュータなどの演算制御装置９６に接続してある。この演算制御装置９６は、ネットワークアナライザ３２の出力を受けて圧電振動素子１８の振動周波数を演算する。さらに、演算制御装置９６は、デコーダ９４にマルチプレクサ９０、９２の切替え信号を出力する。デコーダ９４は、演算制御装置９６の信号を受けてマルチプレクサ９０、９２を同期させて切り替え、対応する測定電極７４（例えば、測定電極７４ａ）と電極片８６（例えば、電極片８６ａ）とをネットワークアナライザ３２に接続する。
【００３６】
この第５実施の形態においても、前記と同様の効果が得られる。
図９は、第６実施形態の説明図である。この実施形態の周波数測定装置は、測定電極ユニット１００を有している。測定電極ユニット１００は、各圧電振動素子１８に対応した複数の測定電極７４を備えている。これらの測定電極７４は、電圧印加シート４６と接触する下端部にフランジ状の拡大部１０２が形成してあって、電圧印加シート４６との接触面積が大きくしてある。拡大部１０２は、実施形態の場合、例えば半田などの導電材によって測定電極７４の下端部を覆って形成してある。測定電極ユニット１００の他の構成は、前記した測定電極ユニット７０と同様である。なお、拡大部１０２は、測定電極７４自体をリベット状に形成して設けてもよい。
【００３７】
このように形成した第６実施形態においては、測定電極７４の下端部に拡大部１０２を設け、電圧印加シート４６との接触面積を大きくしたことにより、測定電極７４を小さくしたとしても、電圧印加シート４６を構成している金属線５０の、測定電極７４と電気的に接続される数を多くすることができ、より大きな電気信号を得ることができて、測定精度が向上する。
【００３８】
図１０は、第７実施形態の要部説明図である。この実施形態に係る周波数測定装置は、対向電極部が第６実施形態と異なっている。すなわち、第７実施形態の周波数測定装置は、対向電極部６０が導電性板体６２と第２異方性導電シート６４とによって構成してある。他の構成は、図９に示した第６実施形態と同様である。
【００３９】
図１１は、第８実施形態の説明図である。この第８実施形態に係る周波数測定装置は、対向電極部が第６実施形態、第７実施形態と異なっている。第８実施形態の周波数測定装置は、対向電極部１１０が対向電極ユニット１１２と第２異方性導電シート６４とによって構成してある。そして、対向電極ユニット１１２は、圧電振動素子１８に対応した複数の電極片８６を有している。電極片８６は、第２異方性導電シート６４と接触する上端部に拡大部１１４が形成してある。対向電極ユニット１１２の他の構成は、前記した対向電極ユニット８２と同様に形成してある。
このように構成した第８実施形態においては、電極片８６と電気的に接続される第２異方性導電シート６４の金属線の数が多くなり、得られる信号が大きくなって測定精度を向上することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、圧電振動素子に交流電界を与える測定電極を電圧印加シートに押圧し、電圧印加シートを圧電振動素子側に撓ませるとともに電圧印加シートを介して圧電振動素子に交流電界を作用させることができる。従って、測定電極の上下方向の微妙な位置決めを必要とせず、測定電極の位置調整を容易に行なうことが可能となって、周波数測定を容易、迅速に行なうことができる。また、電圧印加シートを介して圧電振動素子に交流電界を与えているため、測定電極が圧電振動素子と接触するようなことがなく、周波数の測定をする際に、圧電振動素子を破損するようなことを防ぐことができる。そして、測定電極の上下方向の位置決めは、従来のように微妙な操作を必要としないため、周波数測定の自動化を図ることができ、圧電振動素子の生産効率を大幅に向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る圧電振動素子の周波数測定装置の説明図である。
【図２】電圧印加シートの詳細説明図であって、（１）は平面図、（２）は断面図である。
【図３】電圧印加シートの他の実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態の要部断面図である。
【図５】本発明の第３実施の形態に係る圧電振動素子の周波数測定装置の要部説明図である。
【図６】本発明の第４実施の形態に係る圧電振動素子の周波数測定装置の要部説明図である。
【図７】本発明の第５実施の形態に係る圧電振動素子の周波数測定装置の要部説明図である。
【図８】第５実施形態に係る圧電振動素子の周波数測定装置の回路図である。
【図９】本発明の第６実施の形態に係る圧電振動素子の周波数測定装置の要部説明図である。
【図１０】本発明の第７実施の形態に係る圧電振動素子の周波数測定装置の要部説明図である。
【図１１】本発明の第８実施の形態に係る圧電振動素子の周波数測定装置の要部説明図である。
【図１２】化学的エッチング方法による圧電振動素子の製造工程の概略説明図である。
【図１３】（１）は圧電振動素子を形成したウエハの平面図、（２）は圧電振動素子の斜視図、（３）は圧電振動素子の断面図である。
【図１４】従来の圧電振動素子の周波数測定方法を説明する図である。
【符号の説明】
１０………ウエハ、１２………導電膜（耐食膜）、１８………圧電振動素子、
２２、７４ａ〜７４ｃ………測定電極、３０………周波数測定装置、
３２………ネットワークアナライザ、３４………信号発信部、
４０、９６………周波数検出部（受信部、演算制御装置）、
４４、６０、８０、１１０………対向電極部、
４６、５４………電圧印加シート、７０、１００………測定電極ユニット、
８２、１１２………対向電極ユニット、８６ａ〜８６ｃ………電極片、
１０２、１１４………拡大部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電材料から形成した圧電振動素子の振動周波数を測定する方法に係り、特にウエハに形成された複数の圧電振動素子の周波数を測定するのに好適な圧電振動素子の周波数測定方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧電振動素子は、各種の電子機器に広く搭載されている。この圧電振動素子は、振動特性が優れており、安定した性能が得られるところから、圧電材料として水晶を用いて製造されることが多い。そして、水晶を原料とした圧電振動素子（いわゆる水晶振動子）の中でも、ＡＴカット振動子と呼ばれるものが特に優れた性能を有するところから、多く生産されている。このＡＴカット振動子は、水晶のＡＴカットの結晶方向に切り出した平板を、設計値に従った長さと幅に分割したのち、所望の周波数が得られるように研磨によって厚みを調整していた。すなわち、従来のＡＴカット振動子は、殆どの工程が機械的な加工によっていた。従って、従来のＡＴカット振動子は、機械研磨によって厚みを調整しているため、量産工程においては振動子の厚さを８０ＭＨｚの振動数（周波数）が得られる約２０μｍとするのが限界であろうといわれている。
【０００３】
一方、圧電振動素子は、電子機器の小型化、高性能化に伴って小型化、高周波数化が進められている。そして、現在は、さらに高い周波数を得る手段として、化学研磨による加工法が取り入れられている。この方法は、半導体装置の製造分野おいて多用されているフォトリソグラフィー技術を採用しており、従来の方法との大きな相違は、任意周波数、任意形状の水晶からなるウエハ上にフォトレジスト膜を形成し、振動領域（振動素子）となる位置のレジスト膜に窓をあけ、その部分を化学的なエッチングによって溶解し、所望の周波数を有する薄板を得ることにある。そして、この化学研磨を用いた振動子（圧電振動素子）の製造方法においては、ウエハに多数の圧電振動素子を同時に形成することができる。図１２は、化学研磨を採用した圧電振動素子の製造工程の概略を示す説明図である。
【０００４】
まず、図示しない圧電材料である水晶ブロック（水晶原石）から切り出し、図１２（１）に示したように、研磨した水晶基板（ウエハ）１０の両面に、金（Ａｕ）などからなる耐食膜（導電膜）１２を蒸着やスパッタリング等により形成する。そして、両側の耐食膜１２の上にフォトレジストをスピンコートなどによって塗布し、レジスト膜１４を形成する。その後、ウエハ１０の両面のレジスト膜１４をフォトリソグラフィー法によって露光、現像し、同図（２）に示したように、振動素子（振動領域）を形成する部分に対応した位置のレジスト膜１４を除去し、開口１６を形成する。
【０００５】
次に、開口１６を有するレジスト膜１４をマスクとして耐食膜１２をエッチングし、開口１６に対応した部分の耐食膜１２を除去してウエハ１０を露出させる（図１２（３）参照）。その後、同図（４）に示したように、レジスト膜１４と耐食膜１２とをマスクとし、緩衝フッ酸などにより水晶ウエハ１０の露出部を所定の厚さになるまでエッチングする。これにより、ウエハ１０に多数の圧電振動素子１８が同時に形成される。
【０００６】
図１３（１）は、上記のようにして複数の圧電振動素子１８を形成したウエハ１０の、一例を模式的に示した平面図である。そして、多数の圧電振動素子１８を形成したウエハ１０は、各圧電振動素子１８ごとに振動周波数の測定を行ない、周波数が所定の範囲に入るように各圧電振動素子１８の厚さを調整する。その後、ウエハ１０は、レジスト膜１４を剥離したのち、同図（２）に示したように、圧電振動素子１８ごとに分割される。なお、図１３（３）は、分割した圧電振動素子１８の断面図である。
【０００７】
ところで、従来、ウエハ１０に形成した圧電振動素子１８の周波数（振動数）の測定は、図１４に示したような方法によって行なっていた。まず、圧電振動素子１８が形成してあるレジスト膜１４を有するウエハ１０を、図示しない測定治具のウエハステージの上に載せる。次に、測定者は、ネットワークアナライザやＣＩメータなどの周波数測定器２０に接続してある測定電極２２を所定の位置、例えばウエハ端部の圧電振動素子１８の測定点中央まで移動させ、測定電極２２の水平方向の位置合わせをする。その後、矢印２４に示したように、圧電振動素子１８の表面から約１００μｍの位置まで測定電極２２を下降させ、測定電極２２から高周波電界を圧電振動素子１８に与えて周波数の測定を行なう。１つの圧電振動素子１８についての周波数の測定が終了したならば、測定電極２２をわずかに上げ、矢印２６に示したように、測定電極２２を次の測定点まで水平方向に移動させる。以下、上記と同様にして各圧電振動素子１８について周波数の測定を行なう。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、振動周波数の高い被測定物である圧電振動素子１８は、非常に薄いために圧電振動素子１８に測定電極２２を接触させると圧電振動素子１８が破損する。一方、圧電振動素子１８の測定領域が非常に狭いために得られる電気信号が小さく、測定電極２２を圧電振動素子１８にできるだけ接近させる必要がある。このため、圧電振動素子１８の周波数測定においては、測定電極２２の移動、位置決めに微妙な操作が要求され、自動化を図ることが非常に困難であって、上記したように、作業者が手作業によって測定電極２２の移動、位置決めを行なっている。このため、１つのウエハ１０に３０〜１００個の圧電振動素子１８が形成される現状においては、周波数測定に非常に多くの時間を必要とし、圧電振動素子１８の生産効率を上げることが困難となっている。
【０００９】
本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされたもので、周波数測定を容易、迅速に行なえるようにすることを目的としている。
また、本発明は、周波数測定の際における圧電振動素子の破損を防ぐことを目的としている。
そして、本発明は、周波数測定の自動化を図ることができるようにすることを目的としている。
さらに、本発明は、測定精度を向上することなどを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る圧電振動素子の周波数測定方法は、水晶からなるウエハの複数箇所の厚みをエッチングにより薄くし励振電極が未形成の領域に形成された圧電振動素子に交流電界を与えて振動を発生させてその振動周波数を求める圧電振動素子の周波数測定方法であって、前記ウエハの一方の面に厚さ方向に通電可能であり、かつ、可撓性の電圧印加シートを重ねて薄肉部とされた前記複数の圧電振動素子の各々を覆い、測定電極により前記電圧印加シートの前記各圧電振動素子の各々に対応した部分を押圧して前記圧電振動素子側に撓ませて前記各圧電振動素子に前記電圧印加シート面を近接させた状態で交流電界を与えて振動を発生させる、ことを特徴としている。
【００１１】
このようになっている本発明によれば、圧電振動素子に交流電界（高周波電界）を与える測定電極を電圧印加シートに押圧し、電圧印加シートを介して圧電振動素子に交流電界を作用させることができる。従って、測定電極の上下方向の微妙な位置合わせが不要となり、測定電極の位置調整を容易に行なうことが可能となって周波数測定を容易、迅速に行なうことができる。また、電圧印加シートを介して圧電振動素子に交流電界を与えているため、測定電極が圧電振動素子と接触するようなことがなく、周波数の測定をする際に、振動素子が破損するような事故を防ぐことができる。そして、測定電極の上下方向の位置決めは、従来のように微妙な操作によって高精度で行なう必要がないため、周波数測定の自動化を図ることができ、圧電振動素子の生産効率を大幅に向上させることが可能となる。
【００１２】
電圧印加シートに交流電界を印加する測定電極を各圧電振動素子に対応させて複数配置し、これら各測定電極を順次切り替えて前記各圧電振動素子に交流電界を与えるようにすると、測定電極を移動、位置決めする必要がなく、より迅速に周波数の測定を行なうことができる。また、周波数の測定は、ウエハの圧電振動素子の周囲に形成した導電膜を接地して行なうと、圧電振動素子に与えた電界が導電膜を伝播し、その反射による影響や外部からのノイズを低減でき、測定精度を高めることができる。
【００１３】
そして、上記の圧電振動素子の周波数測定方法を実施するために圧電振動素子の周波数測定装置は、水晶からなるウエハの複数箇所の厚みをエッチングにより薄くし励振電極が未形成の領域に形成された圧電振動素子の周波数を測定する周波数測定装置であって、前記ウエハの一方の面に重ねて前記複数の圧電振動素子の各々を覆うことが可能とされ、厚さ方向に通電可能であり、かつ、可撓性の電圧印加シートと、 前記電圧印加シートの前記各圧電振動素子の各々に対応した部分を押圧して前記圧電振動素子側に撓ませて前記各圧電振動素子に前記電圧印加シート面を近接させた状態で交流電圧を与える複数の測定電極と、前記測定電極に交流電圧を印加する交流電圧源と、前記ウエハの他方の側に配置する対向電極部と、前記交流電界の作用による前記圧電振動素子の振動に伴う電気信号が前記対向電極を介して入力する周波数検出部と、を有することを特徴としている。
【００１４】
これにより、測定電極自体の高精度な位置決めを必要とせず、圧電振動素子の周波数測定を容易、迅速に行なうことができ、周波数測定の自動化を図ることができる。しかも、測定電極を直接圧電振動素子に近接させる必要がないため、測定電極が圧電振動素子に接触して圧電振動素子を破損するような事故を防ぐことができる。
【００１５】
電圧印加シートは、圧電振動素子との対応部において厚さ方向に通電できればよく、各圧電振動素子との対応部に導電材を配設した可撓性の端子シートであってよい。また、電圧印加シートは、厚さ方向にのみ通電可能であって、面に沿った方向に通電できない可撓性の異方性導電シートを用いることができる。可撓性を有する電圧印加シートを使用すると、電圧印加シートに測定電極を押圧したときに、電圧印加シートが撓んで圧電振動素子に近づくため、得られる信号を大きくすることができ、より精度と信頼性の高い周波数測定を行なうことができる。
【００１６】
測定電極は、圧電振動素子に対応して複数設け、それぞれを電源切替え部に接続し、この電源切替え部を介して前記交流電源に順次切り替えて接続するようにできる。このようにすると、測定電極を移動、位置決めする必要がなく、より迅速に周波数の測定をすることができ、周波数測定の自動化もより容易となる。測定電極の切替えは、マルチプレクサなどにより電子的に行なうことが望ましい。そして、複数の測定電極は、絶縁材からなる保持板に固定することができる。このようにすると、圧電振動素子の形成ピッチに合わせて測定電極を取り付けた保持板を電圧印加シートの上に配置するだけでよく、周波数測定の簡素化が図れる。
【００１７】
さらに、測定電極は、異方性導電シートとの接触部を大きくするとよい。異方性導電シートは、シリコンゴムなどの絶縁性シートに細い金属線などを、軸線方向がシートの厚さ方向となるように埋め込んだ構造をしている。従って、測定電極の異方性導電シートとの接触部を大きくすることにより、より多くの金属線と電気的に接続することができ、圧電振動素子に交流電界を与えることができる領域が大きくなって、より大きな信号を得ることができる。
【００１８】
対向電極部は、複数の前記圧電振動素子を覆う導電性板体であってよい。これにより、対向電極部を複数の素子に対する共通電極とすることができ、装置の簡素化を図ることができる。そして、対向電極部は、複数の前記圧電振動素子を覆う導電性板体と、この導電性板体と前記ウエハとの間に配置した弾性変形可能な第２異方性導電シートとを有する構成とすることができる。弾性変形可能な第２異方性導電シートを介在させることにより、圧電振動素子を形成したウエハと電圧印加シートとを第２異方性導電シートに載せた際に、第２異方性導電シートが弾性変形して圧電振動素子に接近するため、得られる信号を大きくすることが可能となる。
【００１９】
対向電極部は、複数の圧電振動素子に対応して設けた複数の電極片と、これらの電極片を貫通させて固定した絶縁性の支持板と、この支持板と前記ウエハとの間に配置される厚さ方向に通電可能な弾性変形可能に形成した第２異方性導電シートとを有するように構成できる。そして、各電極片を電極切替え部に接続し、この電極切替え部により電源切替え部に同期して切り替えて順次周波数検出部に接続するようにできる。各電極片は、第２異方性導電シートとの接触部を大きくすると、前記と同様の理由により得られる信号を大きくすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る圧電振動素子の周波数測定方法および装置の好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細に説明する。なお、前記従来技術において説明した部分に対応する部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。また、以下の説明は、一例を示すものであって、これに限定されるものではない。
【００２１】
図１は、本発明の第１実施形態に係る圧電振動素子の周波数測定装置の説明図である。図１において、周波数測定装置３０は、測定器本体としてネットワークアナライザ３２を有している。このネットワークアナライザ３２は、周知の構造をしており、信号発信部３４に交流電圧源としての掃引発振器３６を備えている。そして、掃引発振器３６から出力された所定周波数の高周波電圧は、出力端子３８に接続した測定電極２２に印加される。また、ネットワークアナライザ３２の受信部４０は、周波数測検出部を構成していて、入力端子４２を介して対向電極部４４が接続してある。
【００２２】
周波数測定装置３０は、水晶からなるウエハ１０の一方の側（実施形態の場合、ウエハ１０の上側）に配置する電圧印加シート４６を有している。電圧印加シート４６は、圧電振動素子１８と対応した部分において厚さ方向に通電可能となっていて、実施形態の場合、図１の上下方向である厚さ方向にのみ通電可能であって、面に沿った方向に通電することができない異方性導電シートから形成してある。
【００２３】
すなわち、電圧印加シート４６を構成している異方性導電シートは、図２に詳細を示したように、弾性変形可能な可撓性を有するシリコンゴムからなるゴムシート４８と、このゴムシートに埋め込んだ多数の金属線５０とからなっている。金属線５０は、金などの導電率のよい金属から形成してあって、軸線の方向がほぼゴムシート４８の厚さ方向となっているとともに、金属線５０が相互に接触しないようにしてある。従って、図１に示したように、測定電極２２を圧電振動素子１８と対応した位置の電圧印加シート４６に押圧することにより、測定電極２２に印加された高周波電圧が電圧印加シート４６に与えられ、電圧印加シート４６を介して圧電振動素子１８に高周波電界を与えることができるようになっている。
【００２４】
一方、ウエハ１０は、圧電振動素子１８を形成するために設けられた導電性の耐食膜（導電膜）１２とレジスト膜１４とを有していて、レジスト膜１４の上に電圧印加シート４６が配置される。また、ウエハ１０の他方の側となる下側には、対向電極部４４が配置される。この対向電極部４４は、導電性のよい金属板（導電性板体）から形成してあって、ウエハ１０の下面全体を覆うことができる大きさを有し、各圧電振動素子１８の共通電極となっている。
【００２５】
このように形成した第１実施形態の周波数測定装置３０は、測定電極２２を圧電振動素子１８のほぼ中心位置と対応した位置に移動させ、図１の矢印５２に示したように、測定電極２２を下げて電圧印加シート４６の上面に押圧する。これにより、測定電極２２に印加されている高周波電圧は、電圧印加シート４６を構成している金属線５０に印加され、この金属線５０を介して圧電振動素子１８に高周波電界を作用させることができる。そして、高周波電界を与えられた圧電振動素子１８は、逆圧電効果により振動して電気分極する。この電気分極に伴う圧電振動素子１８によるインピーダンスが、対向電極部４４を介してネットワークアナライザ３２の受信部４０に入力され、図示しないパーソナルコンピュータなどによって圧電振動素子１８の振動周波数が求められる。
【００２６】
なお、図１に示したように、導電膜である耐食膜１２を接地して周波数の測定を行なうと、圧電振動素子１８に与えた高周波電界が耐食膜１２を伝播することによる反射波の影響や、外部からの雑音を遮断することができ、測定精度を向上することが可能となる。
【００２７】
このように、第１実施形態においては、測定電極２２を圧電振動素子１８と対応した位置の電圧印加シート４６に接触させ、電圧印加シート４６を介して圧電振動素子１８に高周波電界を作用させており、測定電極２２の微妙な操作、位置決め操作を必要とせず、圧電振動素子１８の周波数測定を容易、迅速に行なうことができるとともに、周波数の測定を自動化することが可能となる。また、実施形態においては、測定電極２２を圧電振動素子１８に直接接近させる必要がないため、測定電極２２が圧電振動素子１８に接触し、圧電振動素子１８を破損するような事故をなくすことができる。しかも、電圧印加シート４６は、可撓性を有するため、測定電極２２が押圧されると下方に撓んで変形部４７が形成され、測定電極２２を圧電振動素子１８に近づけたと同様の効果が得られ、雑音の低減が図れて得られる信号が大きくなり、測定精度を高めることができる。
【００２８】
図３は、電圧印加シートの他の実施形態を示す断面図である。この電圧印加シート５４は、ゴムのような可撓性のある弾性変形可能な絶縁シート５６と、絶縁シート５６を貫通させて設けた端子部５８とから形成してある。端子部５８は、導電性の金属などから形成してあって、図示のように圧電振動素子１８の中央部と対応した位置に配置される。このような電圧印加シート５４を用いても前記と同様の効果を得ることができる。
【００２９】
図４は、第２実施形態の要部断面図である。この第２実施形態においては、対向電極部６０が金属などからなる導電性板体６２と、第２異方性導電シート６４とから構成してある。他の構成は、図１に示した第１実施形態と同様である。
第２異方性導電シート６４は、第１実施形態に示した異方性導電シート４６と同様に構成してあって、ゴムシート４８と金属線５０とから構成され、弾性変形可能であって可撓性を有している。そして、第２異方性導電シート６４は、導電性板体６２の上面に配置され、その上にウエハ１８を載せるようになっている。
【００３０】
このように構成した第２実施形態においては、対向電極部６０の第２異方性導電シート６４の上に、圧電振動素子１０を形成したウエハ１０と電圧印加シート４６とを載せると、第２異方性導電シート６４がこれらの重みにより、ウエハ１０の圧電振動素子１８を形成した凹部６６の部分において、弾性変形して上方に膨出した変形部６８が形成される。従って、対向電極部６０をより圧電振動素子１８に近づけることが可能となり、測定精度を向上させることができる。
【００３１】
図５は、第３実施形態の要部説明図である。この第３実施形態は、電圧印加シート４６の上面に測定電極ユニット７０を配置するようになっている。測定電極ユニット７０は、絶縁材からなる保持板７２を有している。そして、絶縁性の保持板７２には、電圧印加シート４６の上に配置されたときに、各圧電振動素子１８との対応部となる位置に、測定電極７４（７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、………）が設けてある。
【００３２】
各測定電極７４は、保持板７２を貫通して設けてあって、下部が所定量だけ保持板７２から突出していて、異方性導電シートからなる電圧印加シート４６と確実に接触するようになっている。そして、電圧印加シート４６は、各測定電極７４と接触する部分が測定電極７４に押圧され、下方に膨出した変形部４７が形成される。また、保持板７２の上面には、一端を測定電極７４に接続してある配線パターン７６（７６ａ、７６ｂ、７６ｃ、………）が設けてある。これらの配線パターン７６の他端は、配線パターン７６に対応して保持板７２に設けた図示しない端子に接続してあって、これらの端子が本図に図示しないアナログマルチプレクサなどの切替え部に接続され、各端子が切替え部の切替え動作によって順次切り替えられ、各測定電極７４に掃引発振器からの高周波電圧が印加される。
【００３３】
このように、第３実施形態においては、各圧電振動素子１８に対応して測定電極７４を設け、測定電極７４を順次切り替えて周波数の測定を行なうようにしているため、測定電極を移動、位置決めする必要がなく、周波数測定をより容易、迅速に行なうことができる。
図６は、第４実施形態の説明図である。この第４実施形態は、対向電極部６０が導電性板体６２と第２異方性導電シート６４とから形成してあって、第２異方性導電シート６４の上にウエハ１０を配置するようになっている。他の構成は図５に示した第３実施形態と同様である。従って、圧電振動素子１８の周波数測定をより容易、迅速に行なえるとともに、対向電極部６０側にも変形部６８が形成されるため、測定精度をより高めることができる。
【００３４】
図７は、第５実施形態の要部の説明図である。この実施形態の周波数測定装置は、対向電極部８０が対向電極ユニット８２と、この対向電極ユニット８２の上に配置した第２異方性導電シート６４とから構成してある。対向電極ユニット８２は、測定電極ユニット７０とほぼ同様に形成してあって、絶縁性の支持板８４と支持板８４を貫通して設けた複数の電極片８６（８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、………）とからなっていて、支持板８４の下面に各電極片８６に接続した配線パターン（図示せず）が設けてある。
【００３５】
各測定電極７４と各電極片８６とは、図８に示したように、配線パターンを介してそれぞれアナログマルチプレクサ（以下、単にマルチプレクサという）９０、９２に接続してある。そして、測定電極７４は、電源切替え部であるマルチプレクサ９０を介してネットワークアナライザ３２の出力端子３８に接続される。また、対向電極部８０の各電極片８６は、電極切替え部であるマルチプレクサ９２を介してネットワークアナライザい３２の入力端子４２に接続される。また、各マルチプレクサ９０、９２は、デコーダ９４を介してパーソナルコンピュータなどの演算制御装置９６に接続してある。この演算制御装置９６は、ネットワークアナライザ３２の出力を受けて圧電振動素子１８の振動周波数を演算する。さらに、演算制御装置９６は、デコーダ９４にマルチプレクサ９０、９２の切替え信号を出力する。デコーダ９４は、演算制御装置９６の信号を受けてマルチプレクサ９０、９２を同期させて切り替え、対応する測定電極７４（例えば、測定電極７４ａ）と電極片８６（例えば、電極片８６ａ）とをネットワークアナライザ３２に接続する。
【００３６】
この第５実施の形態においても、前記と同様の効果が得られる。
図９は、第６実施形態の説明図である。この実施形態の周波数測定装置は、測定電極ユニット１００を有している。測定電極ユニット１００は、各圧電振動素子１８に対応した複数の測定電極７４を備えている。これらの測定電極７４は、電圧印加シート４６と接触する下端部にフランジ状の拡大部１０２が形成してあって、電圧印加シート４６との接触面積が大きくしてある。拡大部１０２は、実施形態の場合、例えば半田などの導電材によって測定電極７４の下端部を覆って形成してある。測定電極ユニット１００の他の構成は、前記した測定電極ユニット７０と同様である。なお、拡大部１０２は、測定電極７４自体をリベット状に形成して設けてもよい。
【００３７】
このように形成した第６実施形態においては、測定電極７４の下端部に拡大部１０２を設け、電圧印加シート４６との接触面積を大きくしたことにより、測定電極７４を小さくしたとしても、電圧印加シート４６を構成している金属線５０の、測定電極７４と電気的に接続される数を多くすることができ、より大きな電気信号を得ることができて、測定精度が向上する。
【００３８】
図１０は、第７実施形態の要部説明図である。この実施形態に係る周波数測定装置は、対向電極部が第６実施形態と異なっている。すなわち、第７実施形態の周波数測定装置は、対向電極部６０が導電性板体６２と第２異方性導電シート６４とによって構成してある。他の構成は、図９に示した第６実施形態と同様である。
【００３９】
図１１は、第８実施形態の説明図である。この第８実施形態に係る周波数測定装置は、対向電極部が第６実施形態、第７実施形態と異なっている。第８実施形態の周波数測定装置は、対向電極部１１０が対向電極ユニット１１２と第２異方性導電シート６４とによって構成してある。そして、対向電極ユニット１１２は、圧電振動素子１８に対応した複数の電極片８６を有している。電極片８６は、第２異方性導電シート６４と接触する上端部に拡大部１１４が形成してある。対向電極ユニット１１２の他の構成は、前記した対向電極ユニット８２と同様に形成してある。
このように構成した第８実施形態においては、電極片８６と電気的に接続される第２異方性導電シート６４の金属線の数が多くなり、得られる信号が大きくなって測定精度を向上することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、圧電振動素子に交流電界を与える測定電極を電圧印加シートに押圧し、電圧印加シートを圧電振動素子側に撓ませるとともに電圧印加シートを介して圧電振動素子に交流電界を作用させることができる。従って、測定電極の上下方向の微妙な位置決めを必要とせず、測定電極の位置調整を容易に行なうことが可能となって、周波数測定を容易、迅速に行なうことができる。また、電圧印加シートを介して圧電振動素子に交流電界を与えているため、測定電極が圧電振動素子と接触するようなことがなく、周波数の測定をする際に、圧電振動素子を破損するようなことを防ぐことができる。そして、測定電極の上下方向の位置決めは、従来のように微妙な操作を必要としないため、周波数測定の自動化を図ることができ、圧電振動素子の生産効率を大幅に向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る圧電振動素子の周波数測定装置の説明図である。
【図２】電圧印加シートの詳細説明図であって、（１）は平面図、（２）は断面図である。
【図３】電圧印加シートの他の実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態の要部断面図である。
【図５】本発明の第３実施の形態に係る圧電振動素子の周波数測定装置の要部説明図である。
【図６】本発明の第４実施の形態に係る圧電振動素子の周波数測定装置の要部説明図である。
【図７】本発明の第５実施の形態に係る圧電振動素子の周波数測定装置の要部説明図である。
【図８】第５実施形態に係る圧電振動素子の周波数測定装置の回路図である。
【図９】本発明の第６実施の形態に係る圧電振動素子の周波数測定装置の要部説明図である。
【図１０】本発明の第７実施の形態に係る圧電振動素子の周波数測定装置の要部説明図である。
【図１１】本発明の第８実施の形態に係る圧電振動素子の周波数測定装置の要部説明図である。
【図１２】化学的エッチング方法による圧電振動素子の製造工程の概略説明図である。
【図１３】（１）は圧電振動素子を形成したウエハの平面図、（２）は圧電振動素子の斜視図、（３）は圧電振動素子の断面図である。
【図１４】従来の圧電振動素子の周波数測定方法を説明する図である。
【符号の説明】
１０………ウエハ、１２………導電膜（耐食膜）、１８………圧電振動素子、
２２、７４ａ〜７４ｃ………測定電極、３０………周波数測定装置、
３２………ネットワークアナライザ、３４………信号発信部、
４０、９６………周波数検出部（受信部、演算制御装置）、
４４、６０、８０、１１０………対向電極部、
４６、５４………電圧印加シート、７０、１００………測定電極ユニット、
８２、１１２………対向電極ユニット、８６ａ〜８６ｃ………電極片、
１０２、１１４………拡大部。
Claims (12)
- 水晶からなるウエハの複数箇所の厚みをエッチングにより薄くし励振電極が未形成の領域に形成された圧電振動素子に交流電界を与えて振動を発生させてその振動周波数を求める圧電振動素子の周波数測定方法であって、
前記ウエハの一方の面に厚さ方向に通電可能であり、かつ、可撓性の電圧印加シートを重ねて薄肉部とされた前記複数の圧電振動素子の各々を覆い、
測定電極により前記電圧印加シートの前記各圧電振動素子の各々に対応した部分を押圧して前記圧電振動素子側に撓ませて前記各圧電振動素子に前記電圧印加シート面を近接させた状態で交流電界を与えて振動を発生させる、
ことを特徴とする圧電振動素子の周波数測定方法。 - 請求項１に記載の圧電振動素子の周波数測定方法において、
前記各圧電振動素子の各々に対応して配置した複数の測定電極を、順次切り替えて前記電圧印加シートを介して前記各圧電振動素子の各々に交流電界を与える、
ことを特徴とする圧電振動素子の周波数測定方法。 - 請求項１または２に記載の圧電振動素子の周波数測定方法において、
前記ウエハの前記各圧電振動素子の周囲に形成した導電膜を接地する、
ことを特徴とする圧電振動素子の周波数測定方法。 - 水晶からなるウエハの複数箇所の厚みをエッチングにより薄くし励振電極が未形成の領域に形成された圧電振動素子の周波数を測定する周波数測定装置であって、
前記ウエハの一方の面に重ねて前記複数の圧電振動素子の各々を覆うことが可能とされ、厚さ方向に通電可能であり、かつ、可撓性の電圧印加シートと、
前記電圧印加シートの前記各圧電振動素子の各々に対応した部分を押圧して前記圧電振動素子側に撓ませて前記各圧電振動素子に前記電圧印加シート面を近接させた状態で交流電圧を与える複数の測定電極と、
前記測定電極に交流電圧を印加する交流電圧源と、
前記ウエハの他方の側に配置する対向電極部と、
前記交流電界の作用による前記圧電振動素子の振動に伴う電気信号が前記対向電極を介して入力する周波数検出部と、
を有することを特徴とする圧電振動素子の周波数測定装置。 - 請求項４に記載の圧電振動素子の周波数測定装置において、
前記電圧印加シートは、前記各圧電振動素子の各々との対応部に導電材を配設した、
ことを特徴とする圧電振動素子の周波数測定装置。 - 請求項４または５に記載の圧電振動素子の周波数測定装置において、
前記測定電極は、前記圧電振動素子に対応して複数設けてあり、
それぞれが電源切替え部に接続され、この電源切替え部を介して前記交流電圧源に順次接続される、
ことを特徴とする圧電振動素子の周波数測定装置。 - 請求項４ないし６のいずれかに記載の圧電振動子の周波数測定装置において、
前記複数の測定電極は、絶縁材からなる保持板に固定してある、
ことを特徴とする圧電振動素子の周波数測定装置。 - 請求項７に記載の圧電振動素子の周波数測定装置において、
前記測定電極は、前記異方性導電シートとの接触部が大きくしてある、
ことを特徴とする圧電振動素子の周波数測定装置。 - 請求項４ないし８のいずれかに記載の圧電振動素子の測定装置において、
前記対向電極部は、前記複数の圧電振動素子を覆う導電性板体である、
ことを特徴とする圧電振動素子の周波数測定装置。 - 請求項４ないし８のいずれかに記載の圧電振動素子の周波数測定装置において、
前記対向電極部は、
前記複数の圧電振動素子を覆う導電性板体と、
前記導電性板体と前記ウエハとの間に配置した弾性変形可能な可撓性の第２異方性導電シートとを有する、
ことを特徴とする圧電振動素子の周波数測定装置。 - 請求項４ないし８のいずれかに記載の圧電振動子の周波数測定装置において、
前記対向電極部は、絶縁性の支持板と、前記支持板と前記ウエハとの間に配置され、前記各圧電振動素子の各々と対応した部分において厚さ方向に通電可能な弾性変形可能、かつ、可撓に形成した第２異方性導電シートと、前記各電極片を貫通させて前記各圧電振動素子の各々に対応して設けられ、前記第２異方性導電シートの前記各圧電振動素子の各々に対応した部分を前記圧電振動素子側に撓ませる複数の電極片とを有し、
前記各電極片は電極切替え部に接続され、前記電極切替え部により前記電源切替え部に同期して切り替えられて順次前記周波数検出部に接続される、
ことを特徴とする圧電振動素子の周波数測定装置。 - 請求項１１に記載の圧電振動素子の周波数測定装置において、
前記各電極片は、前記第２異方性導電シートとの接触部が大きくしてある、
ことを特徴とする圧電振動素子の周波数測定装置。
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