JP3995987B2 - 水晶振動子の製造方法 - Google Patents
水晶振動子の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3995987B2 JP3995987B2 JP2002156487A JP2002156487A JP3995987B2 JP 3995987 B2 JP3995987 B2 JP 3995987B2 JP 2002156487 A JP2002156487 A JP 2002156487A JP 2002156487 A JP2002156487 A JP 2002156487A JP 3995987 B2 JP3995987 B2 JP 3995987B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- adjustment
- frequency
- tuning fork
- metal film
- crystal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトリソグラフィー技術と化学エッチング技術により作られる音叉型水晶振動子の周波数調整方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水晶振動子は安定な周波数の発生源として、家電製品、コンピュータ、ＯＡ機器、自動車、携帯電話等に用いられている。特に音叉型水晶振動子は、腕時計を始め各種電子機器の時間基準源として大量に用いられている。このような音叉型水晶振動子の従来の周波数調整方法について、図面を用いて説明する。
【０００３】
図２（ａ）は、従来及び本発明のフォトグラフィー技術と化学エッチング技術（以下フォトエッチ技術と記す。）により水晶ウエハー内に作られた音叉型水晶片を示す部分平面図であり、図２（ｂ）は、従来及び本発明の水晶ウエハーから取り外した音叉型水晶片を示す平面図であり、図３は、従来の周波数調整方法で調整を行なった音叉型水晶振動子の構造を示す平面図である。
【０００４】
図２（ａ）、（ｂ）において、音叉型水晶片１２は、水晶ウエハーからフォトエッチ技術により作られ、各音叉型水晶片１２は、フレーム１３のブリッジ１４により支持されている。音叉型水晶片は、基部１５、右腕１６、左腕１７からなり、各腕には、粗調整用金属膜１８、微調整用金属膜１９、励振用の平面電極２０及び腕の側面に側面電極（図示せず）を有している。尚、微調整用金属膜１９は、平面電極２０や側面電極が形成されるときに同時に形成され、膜の厚さは１０００〜１５００オングストロームである。粗調整用金属膜は、化学メッキやスパッタ、蒸着等の方法で形成され、膜の厚さは、１５００〜１００００オングストロームである。
【０００５】
フォトエッチ技術は、水晶振動子の小型化と生産性向上に最適な製造方法で、一例として、周波数３２ｋＨｚの音叉型水晶振動片の寸法は、全長３．５ｍｍ、全幅０．８ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ、腕幅０．２５ｍｍ、腕の長さ２．５ｍｍで、一枚の水晶ウエハーから４００個の音叉型水晶振動片が得られる。
【０００６】
上記のフォトエッチ技術により作られた音叉型水晶片の周波数調整方法は、まず、水晶ウエハー内に作られた音叉型水晶片１２の周波数粗調整が行なわれる。これは、音叉型水晶片１２を振動させつつ、レーザーを用いて粗調整用金属膜１８をドット状に除去する。このとき金属膜の重量が減少するため、音叉型水晶片の周波数が高くなり調整が行なわれる。そして、所要周波数で除去を停止する。この調整を順次、各音叉型水晶片に実施する。粗調整後の粗調整用金属膜１８には、ドット状の金属膜凹部２１が形成される。
【０００７】
つぎに、ブリッジ１４から取り外された音叉型水晶片１２は、図３に示したようにセラミックス等で構成されたパッケージ２４の支持部材２３に、基部１５の先端部がマウントされた後、周波数微調整が行なわれる。これは、レーザーを用いて粗調整と同様に行なわれる。微調整後の微調整用金属膜１９には、ドット状の金属膜凹部２２が形成される。その後、蓋を用いて真空封止され、音叉型水晶振動子２５が得られる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
近年、音叉型水晶振動子に対して、超小型で、高性能、高安定、高信頼性を有する低コストのものが強く求められている。しかしながら上記のような従来の周波数調整方法を有する水晶振動子の製造方法においては、以下のような問題があった。
【０００９】
即ち、レーザーによる周波数粗調整において、一つずつ調整を行なうため、時間を要していた。周波数微調整において、レーザーによる金属膜除去時に発生する金属屑が、平面電極や水晶表面へ飛散して、それらを汚染し、クリスタルインピーダンス（以下ＣＩと記す。）や周波数安定性を悪化させていた。又、金属屑が衝撃や振動により動き、周波数を変化させたり、平面電極と側面電極を短絡させたりしていた。
【００１０】
本発明の目的は、上記課題を解決しようとするもので、従来の周波数調整方法に対して、高性能、高安定、高信頼性を有する低コストの超小型音叉型水晶振動子を実現するための周波数調整方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の水晶振動子の製造方法は、フォトリソグラフィー技術と化学エッチング技術により、水晶ウエハー内に作られた複数個の音叉型水晶片の腕部に設けられた粗調整用金属膜を除去して、該音叉型水晶片の周波数粗調整を行なう工程と、前記音叉型水晶片をパッケージにマウント後、該音叉型水晶片の腕部に設けられた微調整用金属膜を除去して、該音叉型水晶片の周波数微調整を行なう工程とを有する水晶振動子の製造方法において、前記周波数粗調整は、水晶ウエハー内の複数個の音叉型水晶片をイオンエッチング若しくはレーザーにより一括同時に行なわれ、前記周波数微調整は、周波数粗調整を行なった粗調整用金属膜内の同一の場所でイオエッチングにより行なわれることを特徴とするものである。
【００１２】
また、上記水晶振動子の製造方法では、周波数粗調整を行なう粗調整用金属膜と周波数微調整を行なう微調整用金属膜とが、結合一体化されていることをも特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態の周波数調整方法で行った音叉型水晶振動子の構造を示す平面図である。
【００１４】
まず、フォトエッチ技術により水晶ウエハー内に作られた複数個の音叉型水晶片は、イオンッチングにより周波数粗調整が行われる。これは、音叉型水晶片を振動させておき、右腕４、左腕５に設けられた粗調整用金属膜６が露出したマスクを用いて、大口径のイオンガンにより、４００個の音叉型水晶片を、所要周波数になりまで、一括同時に行なわれる。これにより斜線で示したように、粗調整用金属膜６の膜圧が薄くなり、重量が減少し、調整が行われる。この方法により、周波数粗調整工程に要する時間は、従来に比べて大幅に短縮することができた。なお、この粗調整工程では、イオンッチングに代えてレーザーにより行うこともできる。
【００１５】
つぎに、音叉型水晶片は、通常、ブリッジから取り外され、セラミックス等で構成されたパケージ１０の支持部材１１に、音叉型水晶片２の基部３の先端部でマウントされた後、周波数微調整が行われるが、本発明では、そのままの場所で、すなわち周波数粗調整を行ったのと同一の場所で周波数微調整が行なわれる。
【００１６】
これは、音叉型水晶片２を振動させておき、小口径のイオンガンにより微調整用金属膜７を所要周波数になるまで、イオンエッチングして行われる。微調整後の微調整用金属膜７には、円形状の金属凹部８が形成される。その後、ブリッジから取り外され、セラミックス等で構成されたパケージ１０の支持部材１１に、音叉型水晶片２の基部３の先端部でマウントされた後、蓋を用いて真空封止され、音叉型水晶振動子１が得られる。尚、これらの周波数調整工程におけるイオンエッチングには、アルゴンイオンが用いられる。
【００１７】
以上の周波数微調整工程においては、従来のような金属屑の発生がないため、ＣＩ値の高性能化、周波数の高安定化、衝撃、振動に対する信頼性の向上が実現できた。又、平面電極９と側面電極の短絡がなくなり、歩留りが向上した。
【００１８】
また、図示は省略するが、本発明の他の実施の形態として、音叉型水晶片２に形成する粗調整用金属膜と微調整用金属膜とを結合一体化した構造とし、周波数粗調整と周波数微調整を一気に行うようにすることもでき、この場合でも、上記と同様の効果が得られた。
【００１９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、フォトリソグラフィー技術と化学エッチング技術により、水晶ウエハー内に作られた複数個の音叉型水晶片の腕部に設けられた粗調整用金属膜を除去して、該音叉型水晶片の周波数粗調整を行なう工程と、前記音叉型水晶片をパッケージにマウント後、該音叉型水晶片の腕部に設けられた微調整用金属膜を除去して、該音叉型水晶片の周波数微調整を行なう工程とを有する水晶振動子の製造方法において、前記周波数粗調整は、水晶ウエハー内の複数個の音叉型水晶片をイオンエッチング若しくはレーザーにより一括同時に行なわれ、前記周波数微調整は、周波数粗調整を行なった粗調整用金属膜内の同一の場所でイオエッチングにより行なわれることにより、周波数調整時に発生する金属屑がなくなった。これにより、ＣＩ値の高性能化、周波数の高安定化、耐衝撃や耐振動特性の向上等が実現できると共に、平面電極と側面電極との短絡もなくなって、歩留りの向上と低コスト化が達成できる等、本発明の効果はきわめて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す、音叉型水晶振動子の構造の平面図である。
【図２】従来及び本発明のフォトエッチ技術で作られた音叉型水晶片を示す平面図である。
【図３】従来の音叉型水晶振動子の構造を示す平面図である。
【符号の説明】
１ 音叉型水晶振動子
２ 音叉型水晶片
３ 基部
４ 右腕
５ 左腕
６ 粗調整用金属膜
７ 微調整用金属膜
８ 金属膜凹部
９ 平面電極
１０ パッケージ
１１ 支持部材
Claims (2)
- フォトリソグラフィー技術と化学エッチング技術により、水晶ウエハー内に作られた複数個の音叉型水晶片の腕部に設けられた粗調整用金属膜を除去して、該音叉型水晶片の周波数粗調整を行なう工程と、前記音叉型水晶片をパッケージにマウント後、該音叉型水晶片の腕部に設けられた微調整用金属膜を除去して、該音叉型水晶片の周波数微調整を行なう工程とを有する水晶振動子の製造方法において、前記周波数粗調整は、水晶ウエハー内の複数個の音叉型水晶片をイオンエッチング若しくはレーザーにより一括同時に行なわれ、前記周波数微調整は、周波数粗調整を行なった粗調整用金属膜内の同一の場所でイオエッチングにより行なわれることを特徴とする水晶振動子の製造方法。
- 前記周波数粗調整を行なう粗調整用の金属膜と周波数微調整を行なう金属膜とは、結合一体化されている請求項１に記載の水晶振動子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002156487A JP3995987B2 (ja) | 2002-04-22 | 2002-04-22 | 水晶振動子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002156487A JP3995987B2 (ja) | 2002-04-22 | 2002-04-22 | 水晶振動子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003318685A JP2003318685A (ja) | 2003-11-07 |
| JP3995987B2 true JP3995987B2 (ja) | 2007-10-24 |
Family
ID=29545528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002156487A Expired - Fee Related JP3995987B2 (ja) | 2002-04-22 | 2002-04-22 | 水晶振動子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3995987B2 (ja) |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7417362B2 (en) * | 2003-03-28 | 2008-08-26 | Daishinku Corporation | Frequency regulating method for tuning fork type vibrator and tuning fork type vibrator frequency-regulated by the method |
| US7994877B1 (en) | 2008-11-10 | 2011-08-09 | Hrl Laboratories, Llc | MEMS-based quartz hybrid filters and a method of making the same |
| US8766745B1 (en) | 2007-07-25 | 2014-07-01 | Hrl Laboratories, Llc | Quartz-based disk resonator gyro with ultra-thin conductive outer electrodes and method of making same |
| US7830074B2 (en) * | 2006-08-08 | 2010-11-09 | Hrl Laboratories, Llc | Integrated quartz oscillator on an active electronic substrate |
| JP4938401B2 (ja) * | 2006-09-29 | 2012-05-23 | 京セラキンセキ株式会社 | 音叉型水晶振動板の周波数調整方法 |
| US10266398B1 (en) | 2007-07-25 | 2019-04-23 | Hrl Laboratories, Llc | ALD metal coatings for high Q MEMS structures |
| US8151640B1 (en) | 2008-02-05 | 2012-04-10 | Hrl Laboratories, Llc | MEMS on-chip inertial navigation system with error correction |
| US7802356B1 (en) | 2008-02-21 | 2010-09-28 | Hrl Laboratories, Llc | Method of fabricating an ultra thin quartz resonator component |
| JP2009290778A (ja) * | 2008-05-30 | 2009-12-10 | Kyocera Kinseki Corp | 音叉型圧電振動素子 |
| JP5171551B2 (ja) * | 2008-10-31 | 2013-03-27 | 京セラクリスタルデバイス株式会社 | 音叉型水晶振動素子の周波数調整方法 |
| US8176607B1 (en) | 2009-10-08 | 2012-05-15 | Hrl Laboratories, Llc | Method of fabricating quartz resonators |
| JP2011155629A (ja) | 2009-12-29 | 2011-08-11 | Seiko Epson Corp | 振動片、振動子、発振器、電子機器、および周波数調整方法 |
| JP5581887B2 (ja) * | 2009-12-29 | 2014-09-03 | セイコーエプソン株式会社 | 振動片、振動子、発振器、電子機器、および周波数調整方法 |
| US8912711B1 (en) | 2010-06-22 | 2014-12-16 | Hrl Laboratories, Llc | Thermal stress resistant resonator, and a method for fabricating same |
| JP2012169865A (ja) * | 2011-02-14 | 2012-09-06 | Seiko Instruments Inc | 圧電振動片、圧電振動子、発振器、電子機器、及び電波時計 |
| US9599470B1 (en) | 2013-09-11 | 2017-03-21 | Hrl Laboratories, Llc | Dielectric high Q MEMS shell gyroscope structure |
| US9977097B1 (en) | 2014-02-21 | 2018-05-22 | Hrl Laboratories, Llc | Micro-scale piezoelectric resonating magnetometer |
| US9991863B1 (en) | 2014-04-08 | 2018-06-05 | Hrl Laboratories, Llc | Rounded and curved integrated tethers for quartz resonators |
| US10308505B1 (en) | 2014-08-11 | 2019-06-04 | Hrl Laboratories, Llc | Method and apparatus for the monolithic encapsulation of a micro-scale inertial navigation sensor suite |
| US10031191B1 (en) | 2015-01-16 | 2018-07-24 | Hrl Laboratories, Llc | Piezoelectric magnetometer capable of sensing a magnetic field in multiple vectors |
| JP6719178B2 (ja) * | 2015-05-22 | 2020-07-08 | エスアイアイ・クリスタルテクノロジー株式会社 | 圧電振動片の製造方法及び圧電振動子の製造方法 |
| US10175307B1 (en) | 2016-01-15 | 2019-01-08 | Hrl Laboratories, Llc | FM demodulation system for quartz MEMS magnetometer |
| US11075611B2 (en) * | 2016-10-31 | 2021-07-27 | Daishinku Corporation | Frequency adjustment method for piezoelectric resonator device |
-
2002
- 2002-04-22 JP JP2002156487A patent/JP3995987B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003318685A (ja) | 2003-11-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3995987B2 (ja) | 水晶振動子の製造方法 | |
| US8174171B2 (en) | Piezoelectric vibrating devices having bisymmetric vibrating arms and supporting arms, and devices comprising same | |
| US7973458B2 (en) | Piezoelectric vibrating pieces having progressively narrowed vibrating arms | |
| US8134284B2 (en) | Tuning-fork type piezoelectric vibrating pieces having similarly shaped vibrating-root and supporting root portions | |
| JP3812724B2 (ja) | 振動片、振動子、発振器及び電子機器 | |
| JP2002261575A (ja) | 振動片、振動子、発振器及び電子機器 | |
| JP2002076806A (ja) | 振動片の製造方法、振動片、振動片を有する振動子、発振器及び携帯電話装置 | |
| JP2003110388A (ja) | 圧電振動素子とその製造方法、および圧電デバイス | |
| JP2002261577A (ja) | 振動片、振動子、発振器及び携帯用電話装置 | |
| JP2002271167A (ja) | 圧電デバイス素子とその製造方法 | |
| JP2007243435A (ja) | 圧電振動片、圧電振動片の周波数調整方法 | |
| JP5720152B2 (ja) | 振動子の作製方法、振動子および発振器 | |
| JP4665849B2 (ja) | 圧電振動デバイスの製造方法 | |
| JP2533633Y2 (ja) | Ａｔカット水晶振動子 | |
| JP2001223557A (ja) | 水晶振動子の電極形成方法及び水晶振動子 | |
| JP4472381B2 (ja) | 水晶振動子の製造方法 | |
| JP2001257558A (ja) | 圧電振動子 | |
| JP2009044482A (ja) | 表面実装用水晶フィルタ及びその製造方法 | |
| JP2003273703A (ja) | 水晶振動子と水晶振動子の製造方法 | |
| JP3820982B2 (ja) | 圧電振動デバイスの処理方法 | |
| JP2003273682A (ja) | 圧電振動片の周波数調整方法、圧電振動片および圧電デバイス | |
| JP2023027725A (ja) | 水晶振動子の振動部の作製方法および水晶振動子の振動部 | |
| JP2005184665A (ja) | 圧電基板の製造方法、圧電振動素子、圧電振動子、及び圧電発振器 | |
| JP2008199147A (ja) | 圧電振動子の製造方法および圧電発振器の製造方法 | |
| JP3255456B2 (ja) | 超薄板圧電共振子素板の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050127 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070125 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070206 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070402 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070731 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070801 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100810 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3995987 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100810 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100810 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130810 Year of fee payment: 6 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130810 Year of fee payment: 6 |
|
| R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130810 Year of fee payment: 6 |
|
| R370 | Written measure of declining of transfer procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130810 Year of fee payment: 6 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130810 Year of fee payment: 6 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |