JP4039230B2 - 音叉型振動子の発振周波数調整方法、及びその方法によって発振周波数が調整された音叉型振動子 - Google Patents
音叉型振動子の発振周波数調整方法、及びその方法によって発振周波数が調整された音叉型振動子 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音叉型振動子の発振周波数調整方法、及びその方法によって発振周波数が調整された音叉型振動子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
音叉型振動子の製造工程の１つとして、発振周波数の調整工程がある。この工程における発振周波数の調整方法として、音叉型振動片表面に発振周波数調整用重み付けとしての金属膜を形成し、この形成した金属膜の一部をレーザ照射によって飛散させながら発振周波数を調整することが従来から知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この下記する特許文献１に記載の圧電振動子は、発振周波数を調整するために振動片表面に形成された金属膜をレーザ照射によって飛散させ、このレーザ照射によって飛散した金属膜の欠片が振動片に再付着し、この再付着した金属膜の欠片が機械的衝撃で落ちないように、金属膜の欠片が再付着している振動片の領域に薄膜を形成して製造される。
【０００４】
この特許文献１に記載の圧電振動子によれば、再付着した金属膜の欠片を振動片と薄膜とで挟んで、再付着した金属片の欠片を振動片に固定する。そのため、この圧電振動子を１ｍ程度の高さから落下させた場合であっても、その落下衝撃によって再付着した金属膜の欠片が振動片から剥がれることはなく、機械的衝撃による発振周波数の変化がなくなる。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭５２−６７９９５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した特許文献１に記載の圧電振動子では、飛散した金属膜の欠片が再付着するが、その再付着量を制御することができない。そのため、再付着する金属膜の欠片の重さを常に想定することができず、金属膜の欠片の重さだけ振動片の重さが可変して発振周波数が変動し、発振周波数の微調整を行なうことができない。
【０００７】
また、別の発振周波数の調整方法として、パッケージに水晶振動片を接着実装して、音叉型振動子を形成した後に、蒸着法やレーザ法を用いて発振周波数の調整を行なう方法がある。
【０００８】
しかし、蒸着法を用いて発振周波数の調整を行なう方法によれば、発振周波数の調整装置内で発生するＡｇガスが水晶振動子の振動片表面に付着して、不発振や周波数変動などの不良発生の要因となっている。
【０００９】
また、レーザ法を用いて発振周波数の調整を行なう方法によれば、レーザ照射により金属膜が飛び散り、この金属膜の欠片が電極分割線を構成する領域に付着すると、電気的ショートとなる不具合を発生させる。そのため、従来の方法では、電極分割線を構成する領域に絶縁膜層を形成してショート対策としていたが、これはコストが嵩む要因となる。
【００１０】
また、レーザ法を用いて発振周波数の調整を行なうと、レーザ照射により振動片の金属膜を形成する領域では水晶素地が露出する。これら水晶素地と金属膜とでは発振周波数の調整レートが大幅に異なるため、これら水晶素地と金属膜とが混在した領域にさらにレーザ法を用いて発振周波数の調整を行なう必要がある場合、その発振周波数の調整を一定に制御することができず、発振周波数の調整作業が安定しない。
【００１１】
さらに、レーザ法を用いて発振周波数調整を行なうと、その照射スポットの径が絞りにくいため、口径が広がってしまい微調整がし難い。そのため、発振周波数を急激に高くさせることには適しているが、発振周波数を微高させることには適していない。
【００１２】
そこで、上記課題を解決するために本発明は、音叉型振動片をパッケージに実装して音叉型振動子を形成した後であっても、発振周波数の調整を行なうことが容易であり、さらに、発振周波数の微調整を行なうことが容易である音叉型振動子の発振周波数調整方法、及びその方法によって発振周波数が調整された音叉型振動子を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明に係る音叉型振動子の発振周波数調整方法は、フォトリソグラフィ法を用いてウエハ上に複数個の音叉型振動片を形成する振動片形成工程と、前記振動片形成工程の後に、下記するレーザ照射工程において飛散する前記音叉型振動片の音叉部先端領域の欠片が、水晶ウエハ上に再付着するのを防止するために水晶ウエハの再付着を防止する領域をマスク治具によりマスキングする再付着防止工程と、前記再付着防止工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域をレーザで照射して音叉型振動片の音叉部先端領域の一部を飛散させるレーザ照射工程と、前記レーザ照射工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域に金属膜を形成する膜形成工程と、前記膜形成工程の後に、複数個の前記音叉型振動片を個々の音叉型振動片に分割するよう切断し、切断した各音叉型振動片をパッケージに接着させて実装し、音叉型振動子を形成する実装工程と、前記実装工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域に、前記膜形成工程において形成した金属膜のエッチングまたは金属膜の再形成を行ない、発振周波数の微調整を行なう微調整工程と、を有し、前記各工程を順に行なうことで、前記音叉型振動子の発振周波数を予め設定した発振周波数に合わせ込み、前記水晶ウエハの再付着を防止する領域は、前記音叉型振動片の音叉部先端領域以外の前記音叉型振動片に形成された励振電極の分割線を含む領域であることを特徴とする。
【００１４】
または上記目的を達成するため本発明に係る音叉型振動子の発振周波数調整方法は、フォトリソグラフィ法を用いてウエハ上に複数個の音叉型振動片を形成する振動片形成工程と、前記振動片形成工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域をレーザで照射して音叉型振動片の音叉部先端領域の一部を飛散させるレーザ照射工程と、前記レーザ照射工程の後に、前記レーザ照射工程において飛散した前記音叉型振動片の音叉部先端領域の欠片が、水晶ウエハ上に再付着するのを防止するために水晶ウエハを洗浄する再付着防止工程と、前記再付着防止工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域に金属膜を形成する膜形成工程と、前記膜形成工程の後に、複数個の前記音叉型振動片を個々の音叉型振動片に分割するよう切断し、切断した各音叉型振動片をパッケージに接着させて実装し、音叉型振動子を形成する実装工程と、前記実装工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域に、前記膜形成工程において形成した金属膜のエッチングまたは金属膜の再形成を行ない、発振周波数の微調整を行なう微調整工程と、を有し、前記各工程を順に行なうことで、前記音叉型振動子の発振周波数を予め設定した発振周波数に合わせ込むことを特徴とする。
【００１５】
上記したように本発明によれば、振動片形成工程と再付着防止工程とレーザ照射工程と膜形成工程と実装工程と微調整工程とを有しているので、各工程において徐々に音叉型振動子の発振周波数を予め設定した発振周波数に合わせ込むことが可能となる。また、実装工程においてパッケージに音叉型振動片を実装して音叉型振動子を形成した後であっても、微調整工程により発振周波数の微調整を行なうことが容易である。また、本発明によれば、レーザ照射工程において飛散した音叉型振動片の音叉部先端領域の欠片または金属膜の欠片を、再度、音叉型振動片の音叉部先端領域に付着させることは無く、音叉型振動片の音叉部先端領域の欠片または金属膜の欠片の重さだけその音叉部先端領域の重さを軽くして発振周波数を高くさせることが容易である。
【００１６】
または上記目的を達成するため本発明に係る音叉型振動子の発振周波数調整方法は、フォトリソグラフィ法を用いてウエハ上に複数個の音叉型振動片を形成する振動片形成工程と、前記振動片形成工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域に金属膜を形成する第３の膜形成工程と、前記第３の膜形成工程の後に、下記するレーザ照射工程において飛散する前記第３の膜形成工程により形成された金属膜の欠片が、水晶ウエハ上に再付着するのを防止するために水晶ウエハの再付着を防止する領域をマスク治具によりマスキングする再付着防止工程と、前記再付着防止工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域をレーザで照射して音叉型振動片の音叉部先端領域の一部を飛散させるレーザ照射工程と、前記レーザ照射工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域に金属膜を形成する膜形成工程と、前記膜形成工程の後に、複数個の前記音叉型振動片を個々の音叉型振動片に分割するよう切断し、切断した各音叉型振動片をパッケージに接着させて実装し、音叉型振動子を形成する実装工程と、前記実装工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域に、前記膜形成工程において形成した金属膜のエッチングまたは金属膜の再形成を行ない、発振周波数の微調整を行なう微調整工程と、を有し、前記各工程を順に行なうことで、前記音叉型振動子の発振周波数を予め設定した発振周波数に合わせ込み、前記水晶ウエハの再付着を防止する領域は、前記音叉型振動片の音叉部先端領域以外の前記音叉型振動片に形成された励振電極の分割線を含む領域であることを特徴とする。
【００１７】
または上記目的を達成するため本発明に係る音叉型振動子の発振周波数調整方法は、フォトリソグラフィ法を用いてウエハ上に複数個の音叉型振動片を形成する振動片形成工程と、前記振動片形成工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域に金属膜を形成する第３の膜形成工程と、前記第３の膜形成工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域をレーザで照射して音叉型振動片の音叉部先端領域の一部を飛散させるレーザ照射工程と、前記レーザ照射工程の後に、前記レーザ照射工程において飛散した前記第３の膜形成工程により形成された金属膜の欠片が、水晶ウエハ上に再付着するのを防止するために水晶ウエハを洗浄する再付着防止工程と、前記再付着防止工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域に金属膜を形成する膜形成工程と、前記膜形成工程の後に、複数個の前記音叉型振動片を個々の音叉型振動片に分割するよう切断し、切断した各音叉型振動片をパッケージに接着させて実装し、音叉型振動子を形成する実装工程と、前記実装工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域に、前記膜形成工程において形成した金属膜のエッチングまたは金属膜の再形成を行ない、発振周波数の微調整を行なう微調整工程と、を有し、前記各工程を順に行なうことで、前記音叉型振動子の発振周波数を予め設定した発振周波数に合わせ込むことを特徴とする。
【００１８】
上記したように本発明によれば、振動片形成工程と第３の膜形成工程と再付着防止工程とレーザ照射工程と膜形成工程と実装工程と微調整工程とを有しているので、各工程において徐々に音叉型振動子の発振周波数を予め設定した発振周波数に合わせ込むことが可能となる。また、実装工程においてパッケージに音叉型振動片を実装して音叉型振動子を形成した後であっても、微調整工程により発振周波数の微調整を行なうことが容易である。また、本発明によれば、第３の膜形成工程を有しているので、振動片形成工程により形成した音叉型振動片の発振周波数が高い場合、その発振周波数を音叉型振動片の音叉部先端領域に形成した金属膜によって低くすることが可能となる。また、金属膜の膜厚を厚くすることで、イオンミーリング法を用いた微調整を行なう場合、発振周波数の調整幅も広がり、発振周波数の調整を行なうのに好ましい。さらに、本発明によれば、レーザ照射工程において飛散した音叉型振動片の音叉部先端領域の欠片または金属膜の欠片を、再度、音叉型振動片の音叉部先端領域に付着させることは無く、音叉型振動片の音叉部先端領域の欠片または金属膜の欠片の重さだけその音叉部先端領域の重さを軽くして発振周波数を高くさせることが容易である。
【００１９】
上記した音叉型振動子の発振周波数調整方法において、上記微調整工程は、上記実装工程の後に、イオンミーリング法を用いて上記音叉型振動片の音叉部先端領域に上記膜形成工程において形成した金属膜のエッチングを行なうエッチング工程であってもよい。
【００２０】
この場合、レーザ照射工程の後に行なう工程であるので、レーザによる粗調整を行ない、その後にイオンミーリング法を用いて金属膜のエッチングを行なうため、発振周波数を上げるために行なう工程の時間を短縮することが可能となる。また、微調整工程が、イオンミーリング法を用いたエッチング工程であり、膜形成工程の後に行なうので、音叉型振動片の素地の露出がなく、発振周波数の調整を一定に制御することが可能となり、安定した発振周波数の微調整を行なうことが可能となる。
【００２１】
上記した音叉型振動子の発振周波数調整方法において、上記微調整工程は、上記実装工程の後に、パーシャル蒸着法を用いて上記音叉型振動片の音叉部先端領域に金属膜を再形成する第２の膜形成工程であってもよい。
【００２２】
この場合、微調整工程がパーシャル蒸着法を用いた第２の膜形成工程であるので、加熱をせずに膜形成を行なうことが可能となり、パッケージ実装の後の音叉型振動片に金属膜を形成するのに好ましい。また、第２の膜形成工程は、膜形成工程の後に行なうので、パーシャル蒸着による金属膜の膜厚を薄くすることが可能となる。そのため、パーシャル蒸着によって形成する金属膜の膜厚が厚くなることで金属膜が剥がれ易くなるという金属膜の剥がれの影響を無くすことが可能となる。さらに、膜形成工程により形成した金属膜上に金属膜を形成することで金属膜の膜厚を厚くして、音叉型振動片の素地への接着力の強度を強めることが可能となる。また、微調整工程が、パーシャル蒸着法を用いた第２の膜形成工程であるので、安定した発振周波数の微調整を行なうことが可能となる。
【００２４】
特に、水晶ウエハの再付着を防止する領域をマスキングする場合、水晶ウエハを洗浄する場合と比較して、各工程を行なう装置内において連続して行なうことが可能となり、発振周波数の調整時間の短縮も同時に図ることが可能となる。
【００２５】
また、上記目的を達成するため本発明に係る音叉型振動子は、上記した各工程により発振周波数が調整されたことを特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、音叉型振動子は、上記した各工程により発振周波数が調整されているので、各工程において徐々に発振周波数を予め設定した発振周波数に合わせ込むことが可能となる。また、実装工程においてパッケージに音叉型振動片を実装して音叉型振動子を形成した後であっても、微調整工程により発振周波数の微調整を行なうことが容易である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施の形態では、音叉型振動子として音叉型水晶振動子に本発明を適用した場合を示す。
【００２８】
本願発明にかかる音叉型水晶振動子１（以下、水晶振動子という）を図１に示す。
【００２９】
この水晶振動子１は、セラミックからなるパッケージ２に音叉型水晶振動片３（以下、水晶振動片という）が接着して実装されてなる。
【００３０】
水晶振動片３は、図１に示すように、基部３１と、２本の脚部３２、３３からなる音叉部３４とからなり、基部３１から２本の脚部３２、３３が同一方向に突出して一体形成されている。また、脚部３２、３３には、それぞれ第１及び第２の励振電極３５、３６が形成され（図２参照）、基部３１には、リード端子４１、４２が設けられている。これら第１及び第２の励振電極３５、３６は、それぞれリード端子４１、４２により下記する電極配線に接続されている（図示省略）。
【００３１】
第１の励振電極３５は、図２に示すように、一方の脚部３２の表裏面（主面）３２ａ と他方の脚部３３の側面（図示省略）とに設けられ、それぞれが接続されている。同様にして、第２の励振電極３６は、他方の脚部３３の表裏面（主面）３３ａと一方の脚部３２の側面（図示省略）とに設けられ、それぞれが接続されている。これら励振電極３４、３５は、クロム（Ｃｒ）及び金（Ａｕ）が真空蒸着法、スパッタ法等を用いた金属蒸着によって形成された薄膜である。
【００３２】
パッケージ２は、上方（図１の紙面手前側）が開放された箱形で、所定位置に電極配線（図示省略）が施されている。そして、パッケージ２の上部には水晶振動片３を覆うように平板状のキャップ（図示省略）が取り付けられており、これによって水晶振動片３が気密封止されている。
【００３３】
次に、上記した構成からなる水晶振動子１の発振周波数の調整方法及び製造方法を以下に示す。
【００３４】
まず、フォトリソグラフィ法を用いて水晶ウエハ上に第１及び第２の励振電極３５、３６を形成して、複数個の水晶振動片３を形成する（本発明でいう振動片形成工程）。その後、発振周波数の調整装置（図示省略）に水晶ウエハ（図示省略）を配し、水晶振動片３の発振周波数を測定する。
【００３５】
振動片形成工程において測定した発振周波数が、予め設定した発振周波数より高い場合、その後に、脚部３２、３３のそれぞれ先端領域Ａ１（以下、音叉部先端領域という）に、ＣｒやＡｕ、あるいはＡｇ等からなる金属膜を真空蒸着法、スパッタ法、メッキ法等を用いて形成し（本発明でいう第３の膜形成工程）、発振周波数を下げる。ここで、振動片形成工程において測定した発振周波数が、予め設定した発振周波数より低い場合、第３の膜形成工程を行なわない。
【００３６】
第３の膜形成工程において測定した発振周波数が、予め設定した発振周波数より低い場合、その後に、脚部３２、３３のそれぞれ音叉部先端領域Ａ１をレーザで照射する（本発明でいうレーザ照射工程）。そして、レーザを照射することで、音叉部先端領域Ａ１に形成した金属膜を飛散させて、発振周波数を上げる。この時、図３に示すように、音叉部先端領域Ａ１をその先端から基部３１に向けて分割して、発振周波数の変化量を大きくする場合、先端側の領域Ａ２にレーザ照射する。逆に、発振周波数の変化量を小さくする場合、基部３１側の領域Ａ３にレーザ照射する。また、振動片形成工程において測定した発振周波数が、予め設定した発振周波数より低い場合も同様にして、音叉部先端領域Ａ１の一部を飛散させて発振周波数を上げる。
【００３７】
レーザ照射工程において飛散させた金属膜の欠片または音叉部先端領域Ａ１の一部が、水晶ウエハ上に再付着するのを防止するために、レーザ照射工程の後に水晶ウエハを洗浄する（本発明でいう再付着防止工程）。
【００３８】
再付着防止工程において洗浄した水晶振動片３の音叉部先端領域Ａ１に、ＣｒやＡｕ、あるいはＡｇ等からなる金属膜を真空蒸着法、スパッタ法、メッキ法等を用いて形成して、（本発明でいう膜形成工程）、発振周波数を下げる。そして、膜形成工程後の発振周波数を測定する。
【００３９】
膜形成工程の後に、水晶ウエハ上の複数個の水晶振動片３を個々の音叉型振動片３に分割するよう切断する。そして、切断した各水晶振動片３をパッケージ２に接着させて実装し、水晶振動子１を形成する（本発明でいう実装工程）。この実装により発振周波数のバラツキを低減させる。
【００４０】
実装工程の後に、予め設定した発振周波数にするように、イオンミーリング法を用いて、膜形成工程において形成した金属膜の層が一様になるようエッチングして（本発明でいうエッチング工程）、発振周波数の最終調整を行なう。また、この時のエッチング量は、膜形成工程において測定した発振周波数によって可変するよう設定されている。
【００４１】
そして、エッチング工程において発振周波数の最終調整を行い、発振周波数を予め設定した発振周波数に合わせ込み、水晶振動子１をアニールする。水晶振動子１をアニールした後に、パッケージ２の上部に水晶振動片３を覆うように平板状のキャップを取り付けて水晶振動片３を気密封止し、動作特性を検査して水晶振動子１を製造する。
＜実施例１＞
上記した水晶振動子１の発振周波数調整方法により、実際に水晶振動子１の発振周波数の調整を行なった。その結果を表１と図４に示す。
【００４２】
この実施例１では、振動片形成工程時と第３の膜形成工程時とレーザ照射工程時と膜形成工程時とエッチング工程時とにおけるそれぞれの発振周波数を測定した。また、発振周波数の合わせ込む値を３２７８０Ｈｚと設定し、１７９回実験を行なった。
【００４３】
【表１】
表１は、上記した工程における発振周波数と度数分布との関係を示した表であり、図４は、そのグラフである。
【００４４】
図４に示すように、振動片形成工程時と第３の膜形成工程時とレーザ照射工程時と膜形成工程時とエッチング工程時と、順々に各工程を行なうにつれて、予め設定した周波数に合わせ込むことができ、特に、イオンミーリング法を用いたエッチング工程時には、膜形成時から発振周波数を微増させていることがわかる。
【００４５】
また、図４に示すように、各工程における周波数のバラツキは、各工程を行なうにつれてなくなっている。
【００４６】
上記した水晶振動子１の発振周波数調整方法によれば、振動片形成工程とレーザ照射工程と膜形成工程と実装工程とエッチング工程とを有しているので、各工程において徐々に水晶振動子１の発振周波数を予め設定した発振周波数に合わせ込むことができる。
【００４７】
また、実装工程においてパッケージ２に水晶振動片３を実装して音叉型振動子１を形成した後であっても、エッチング工程により発振周波数の微調整を行なうことが容易である。
【００４８】
また、エッチング工程は、レーザ照射工程の後に行なう工程であるので、レーザによる粗調整を行ない、その後にイオンミーリング法を用いて金属膜のエッチングを行なうため、発振周波数を上げるために行なう工程の時間を短縮することができる。また、エッチング工程は、イオンミーリング法を用いているので、安定した発振周波数の微調整を行なうことができる。
【００４９】
また、イオンミーリング法を用いて、膜形成工程において形成した金属膜の層が一様になるようエッチングするので、水晶振動片３の素地の露出がなく、発振周波数の調整を一定に制御することができ、発振周波数の調整作業の安定化を図ることができる。その結果、高精度の水晶振動子１を製造することができる。
【００５０】
また、各工程において発振周波数の調整を行なっているので、エッチング工程では、発振周波数の調整量を低減させることができるので、水晶振動片３上の金属膜のエッチング量を低減させることができる。そのため、エッチング工程におけるパッケージ２内部へのエッチングによる飛散物（図示省略）の再付着量を減少させることができ、パッケージ２の配線ショートを防ぐことができる。
【００５１】
また、発振周波数の調整装置のマスク等へのレーザ照射工程やエッチング工程による飛散物の再付着量が減少するので、異物発生量が低減され、低ドラ不良や発振周波数の変動などの不良要因を減らすことができる。さらに、発振周波数の調整装置のメンテナンス期間を延ばすことができ、生産性を向上させることができる。
【００５２】
また、本実施の形態１にかかる水晶振動子１の発振周波数調整方法によれば、水晶素地と金属膜とが混在することはない。そのため、発振周波数の調整レートを略均一にして発振周波数の調整を一定に制御することができ、発振周波数の調整作業が安定する。
【００５３】
また、第３の膜形成工程を有しているので、振動片形成工程により形成した水晶振動片３の発振周波数が高い場合、その発振周波数を脚部３２、３３の音叉部先端領域Ａ１に形成した金属膜によって低くすることができる。また、金属膜の膜厚を厚くすることで、イオンミーリング法を用いた微調整を行なう場合、発振周波数の調整幅も広がり、発振周波数の調整を行なうのに好ましい。
【００５４】
また、再付着防止工程を有しているので、レーザ照射工程において飛散した水晶振動片３の音叉部先端領域Ａ１の欠片または金属膜の欠片を、音叉部先端領域Ａ１に付着させることは無く、水晶振動片３の音叉部先端領域Ａ１の欠片または金属膜の欠片の重さだけその音叉部先端領域Ａ１の重さを軽くして発振周波数を高くさせることが容易である。
【００５５】
なお、本実施の形態１では、ＣｒやＡｕから構成される金属膜を形成したが、これに限定されるものではなく、例えば、ＣｒとＡｇ、ＣｒとＡｇとＡｕから構成される金属膜であってもよい。
【００５６】
また、本実施の形態では、実装工程の後にエッチング工程を行なったが、これに限定されるものではなく、水晶振動片３の音叉部先端領域Ａ１に、膜形成工程において形成した金属膜のエッチングまたは金属膜の再形成を行ない、発振周波数の微調整を行なう工程（本発明でいう微調整工程）であればよい。例えば、実装工程の後の発振周波数が、予め設定した発振周波数より高い場合、この微調整工程に、実装工程の後に、パーシャル蒸着法を用いて水晶振動片３の音叉部先端領域Ａ１に金属膜を再形成する工程（本発明でいう第２の膜形成工程）を行なってもよい。
【００５７】
この場合、微調整工程がパーシャル蒸着法を用いた第２の膜形成工程であるので、加熱をせずに膜形成を行なうことができ、パッケージ実装の後の水晶振動片３に金属膜を形成するのに好ましい。また、第２の膜形成工程は、膜形成工程および第３の膜形成工程の後に行なうので、パーシャル蒸着による金属膜の膜厚を薄くすることができる。そのため、パーシャル蒸着によって形成する金属膜の膜厚が厚くなることで金属膜が剥がれ易くなるという金属膜の剥がれの影響を無くすことができる。さらに、膜形成工程および第３の膜形成工程により形成した金属膜上に金属膜を形成することで金属膜の膜厚を厚くして、水晶振動片３の素地への接着力の強度を強めることができる。また、微調整工程がパーシャル蒸着法を用いた第２の膜形成工程であるので、安定した発振周波数の微調整を行なうことができる。
【００５８】
本実施の形態１にかかる発振周波数調整方法によって発振周波数が調整された水晶振動子１の他の実施の形態を以下に示す。
＜実施の形態２＞
この実施の形態２にかかる発振周波数調整方法によって発振周波数が調整された水晶振動子は、実施の形態１にかかる発振周波数調整方法によって発振周波数が調整された水晶振動子１と、再付着防止工程において異なるだけであり、他の工程や水晶振動子の構成は同一である。そのため、発振周波数調整方法の同一工程や水晶振動子の同一構成についての説明を省略する。
【００５９】
実施の形態２にかかる水晶振動子１の発振周波数の調整方法及び製造方法を以下に示す。
【００６０】
まず、フォトリソグラフィ法を用いて水晶ウエハ上に第１及び第２の励振電極３５、３６を形成して、複数個の水晶振動片３を形成する（本発明でいう振動片形成工程）。その後、発振周波数の調整装置に水晶ウエハを配し、水晶振動片３の発振周波数を測定する。
【００６１】
振動片形成工程において測定した発振周波数が、予め設定した発振周波数より高い場合、その後に、脚部３２、３３のそれぞれ音叉部先端領域Ａ１に、ＣｒやＡｕ、あるいはＡｇ等からなる金属膜を真空蒸着法、スパッタ法、メッキ法等を用いて形成し（本発明でいう第３の膜形成工程）、発振周波数を下げる。ここで、振動片形成工程において測定した発振周波数が、予め設定した発振周波数より低い場合、第３の膜形成工程を行なわない。また、この時、再付着を防止するために、図５に示すように、水晶ウエハの再付着を防止する領域Ａ４をＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４３０等のマスク治具によりマスキングする（本発明でいう再付着防止工程）。なお、ここでいう再付着を防止する領域Ａ４とは、図５に示すように第１及び第２の励振電極３５、３６の分割線３７を含む領域のことをいう（図５の斜線部分）。
【００６２】
次に、第３の膜形成工程において測定した発振周波数が、予め設定した発振周波数より低い場合、その後に、脚部３２、３３のそれぞれ音叉部先端領域Ａ１をレーザで照射する（本発明でいうレーザ照射工程）。そして、レーザを照射することで、音叉部先端領域Ａ１に形成した金属膜を飛散させて、発振周波数を上げる。また、振動片形成工程において測定した発振周波数が、予め設定した発振周波数より低い場合も同様にして、音叉部先端領域Ａ１の一部を飛散させて発振周波数を上げる。
【００６３】
この時、レーザ照射工程において飛散させた金属膜の欠片または音叉部先端領域Ａ１の一部は、上記した再付着防止工程におけるマスキングによって再付着を防止する領域Ａ４には付着しない。そして、水晶振動片３の音叉部先端領域Ａ１に、ＣｒやＡｕ、あるいはＡｇ等からなる金属膜を真空蒸着法、スパッタ法、メッキ法等を用いて形成して、（本発明でいう膜形成工程）、発振周波数を下げる。そして、膜形成工程後の発振周波数を測定する。
【００６４】
膜形成工程の後に、水晶ウエハ上の複数個の水晶振動片３を個々の音叉型振動片３に分割するよう切断する。そして、切断した各水晶振動片３をパッケージ２に接着させて実装して水晶振動子１を形成する（本発明でいう実装工程）。この実装により発振周波数のバラツキを低減させる。
【００６５】
実装工程の後に、予め設定した発振周波数にするように、イオンミーリング法を用いて、膜形成工程において形成した金属膜をエッチングして（本発明でいうエッチング工程）、発振周波数の最終調整を行なう。また、この時のエッチング量は、膜形成工程において測定した発振周波数によって可変するよう設定されている。
【００６６】
そして、エッチング工程において発振周波数の最終調整を行い、予め設定した発振周波数に合わせ込み、水晶振動子１をアニールする。水晶振動子１をアニールした後に、パッケージ２の上部に水晶振動片３を覆うように平板状のキャップ（図示省略）を取り付けて水晶振動片３を気密封止し、動作特性を検査して水晶振動子１を製造する。
【００６７】
上記した水晶振動子１の発振周波数調整方法によれば、上記した水晶ウエハを洗浄する再付着工程による作用効果を有するだけでなく、さらに、各工程を行なう装置内において連続して行なうことができ、発振周波数の調整時間の短縮も同時に図ることができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明にかかる音叉型振動子の発振周波数調整方法、及びその方法によって発振周波数が調整された音叉型振動子によれば、音叉型振動片をパッケージに実装して音叉型振動子を形成した後であっても、発振周波数の調整を行なうことが容易であり、さらに、発振周波数の微調整を行なうことが容易である。
【００６９】
すなわち、本発明にかかる音叉型振動子の発振周波数調整方法によれば、振動片形成工程と再付着防止工程とレーザ照射工程と膜形成工程と実装工程と微調整工程とを有しているので、各工程において徐々に音叉型振動子の発振周波数を予め設定した発振周波数に合わせ込むことができる。また、実装工程においてパッケージに音叉型振動片を実装して音叉型振動子を形成した後であっても、微調整工程により発振周波数の微調整を行なうことが容易である。また、本発明によれば、レーザ照射工程において飛散した音叉型振動片の音叉部先端領域の欠片または金属膜の欠片を、再度、音叉型振動片の音叉部先端領域に付着させることは無く、音叉型振動片の音叉部先端領域の欠片または金属膜の欠片の重さだけその音叉部先端領域の重さを軽くして発振周波数を高くさせることが容易である。または、本発明にかかる音叉型振動子の発振周波数調整方法によれば、振動片形成工程と第３の膜形成工程と再付着防止工程とレーザ照射工程と膜形成工程と実装工程と微調整工程とを有しているので、各工程において徐々に音叉型振動子の発振周波数を予め設定した発振周波数に合わせ込むことができる。また、実装工程においてパッケージに音叉型振動片を実装して音叉型振動子を形成した後であっても、微調整工程により発振周波数の微調整を行なうことが容易である。また、本発明によれば、第３の膜形成工程を有しているので、振動片形成工程により形成した音叉型振動片の発振周波数が高い場合、その発振周波数を音叉型振動片の音叉部先端領域に形成した金属膜によって低くすることができる。また、金属膜の膜厚を厚くすることで、イオンミーリング法を用いた微調整を行なう場合、発振周波数の調整幅も広がり、発振周波数の調整を行なうのに好ましい。さらに、本発明によれば、レーザ照射工程において飛散した音叉型振動片の音叉部先端領域の欠片または金属膜の欠片を、再度、音叉型振動片の音叉部先端領域に付着させることは無く、音叉型振動片の音叉部先端領域の欠片または金属膜の欠片の重さだけその音叉部先端領域の重さを軽くして発振周波数を高くさせることが容易である。
【００７０】
また、上記目的を達成するため本発明に係る音叉型振動子は、上記した各工程により発振周波数が調整されているので、各工程において徐々に発振周波数を予め設定した発振周波数に合わせ込むことができる。また、実装工程においてパッケージに音叉型振動片を実装して音叉型振動子を形成した後であっても、微調整工程により発振周波数の微調整を行なうことが容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態１にかかる音叉型水晶振動子の内部構成を示す断面図である。
【図２】本実施の形態１にかかる音叉型水晶振動片上の励振電極及び金属膜の形成位置を示す図である。
【図３】本実施の形態１にかかる音叉型水晶振動子の発振周波数を調整するレーザ照射工程における膜形成領域を示した図である。
【図４】本実施例１にかかる音叉型水晶振動子の発振周波数を調整する各工程における発振周波数と度数分布との関係を示したグラフである。
【図５】本実施の形態２にかかる再付着防止工程によるマスキングを行なった状態の図である。
【符号の説明】
１ 音叉型振動子
２ パッケージ
３ 音叉型振動片
Ａ１ 音叉部先端領域
Ａ４ 再付着を防止する領域
【発明の属する技術分野】
本発明は、音叉型振動子の発振周波数調整方法、及びその方法によって発振周波数が調整された音叉型振動子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
音叉型振動子の製造工程の１つとして、発振周波数の調整工程がある。この工程における発振周波数の調整方法として、音叉型振動片表面に発振周波数調整用重み付けとしての金属膜を形成し、この形成した金属膜の一部をレーザ照射によって飛散させながら発振周波数を調整することが従来から知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この下記する特許文献１に記載の圧電振動子は、発振周波数を調整するために振動片表面に形成された金属膜をレーザ照射によって飛散させ、このレーザ照射によって飛散した金属膜の欠片が振動片に再付着し、この再付着した金属膜の欠片が機械的衝撃で落ちないように、金属膜の欠片が再付着している振動片の領域に薄膜を形成して製造される。
【０００４】
この特許文献１に記載の圧電振動子によれば、再付着した金属膜の欠片を振動片と薄膜とで挟んで、再付着した金属片の欠片を振動片に固定する。そのため、この圧電振動子を１ｍ程度の高さから落下させた場合であっても、その落下衝撃によって再付着した金属膜の欠片が振動片から剥がれることはなく、機械的衝撃による発振周波数の変化がなくなる。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭５２−６７９９５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した特許文献１に記載の圧電振動子では、飛散した金属膜の欠片が再付着するが、その再付着量を制御することができない。そのため、再付着する金属膜の欠片の重さを常に想定することができず、金属膜の欠片の重さだけ振動片の重さが可変して発振周波数が変動し、発振周波数の微調整を行なうことができない。
【０００７】
また、別の発振周波数の調整方法として、パッケージに水晶振動片を接着実装して、音叉型振動子を形成した後に、蒸着法やレーザ法を用いて発振周波数の調整を行なう方法がある。
【０００８】
しかし、蒸着法を用いて発振周波数の調整を行なう方法によれば、発振周波数の調整装置内で発生するＡｇガスが水晶振動子の振動片表面に付着して、不発振や周波数変動などの不良発生の要因となっている。
【０００９】
また、レーザ法を用いて発振周波数の調整を行なう方法によれば、レーザ照射により金属膜が飛び散り、この金属膜の欠片が電極分割線を構成する領域に付着すると、電気的ショートとなる不具合を発生させる。そのため、従来の方法では、電極分割線を構成する領域に絶縁膜層を形成してショート対策としていたが、これはコストが嵩む要因となる。
【００１０】
また、レーザ法を用いて発振周波数の調整を行なうと、レーザ照射により振動片の金属膜を形成する領域では水晶素地が露出する。これら水晶素地と金属膜とでは発振周波数の調整レートが大幅に異なるため、これら水晶素地と金属膜とが混在した領域にさらにレーザ法を用いて発振周波数の調整を行なう必要がある場合、その発振周波数の調整を一定に制御することができず、発振周波数の調整作業が安定しない。
【００１１】
さらに、レーザ法を用いて発振周波数調整を行なうと、その照射スポットの径が絞りにくいため、口径が広がってしまい微調整がし難い。そのため、発振周波数を急激に高くさせることには適しているが、発振周波数を微高させることには適していない。
【００１２】
そこで、上記課題を解決するために本発明は、音叉型振動片をパッケージに実装して音叉型振動子を形成した後であっても、発振周波数の調整を行なうことが容易であり、さらに、発振周波数の微調整を行なうことが容易である音叉型振動子の発振周波数調整方法、及びその方法によって発振周波数が調整された音叉型振動子を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明に係る音叉型振動子の発振周波数調整方法は、フォトリソグラフィ法を用いてウエハ上に複数個の音叉型振動片を形成する振動片形成工程と、前記振動片形成工程の後に、下記するレーザ照射工程において飛散する前記音叉型振動片の音叉部先端領域の欠片が、水晶ウエハ上に再付着するのを防止するために水晶ウエハの再付着を防止する領域をマスク治具によりマスキングする再付着防止工程と、前記再付着防止工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域をレーザで照射して音叉型振動片の音叉部先端領域の一部を飛散させるレーザ照射工程と、前記レーザ照射工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域に金属膜を形成する膜形成工程と、前記膜形成工程の後に、複数個の前記音叉型振動片を個々の音叉型振動片に分割するよう切断し、切断した各音叉型振動片をパッケージに接着させて実装し、音叉型振動子を形成する実装工程と、前記実装工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域に、前記膜形成工程において形成した金属膜のエッチングまたは金属膜の再形成を行ない、発振周波数の微調整を行なう微調整工程と、を有し、前記各工程を順に行なうことで、前記音叉型振動子の発振周波数を予め設定した発振周波数に合わせ込み、前記水晶ウエハの再付着を防止する領域は、前記音叉型振動片の音叉部先端領域以外の前記音叉型振動片に形成された励振電極の分割線を含む領域であることを特徴とする。
【００１４】
または上記目的を達成するため本発明に係る音叉型振動子の発振周波数調整方法は、フォトリソグラフィ法を用いてウエハ上に複数個の音叉型振動片を形成する振動片形成工程と、前記振動片形成工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域をレーザで照射して音叉型振動片の音叉部先端領域の一部を飛散させるレーザ照射工程と、前記レーザ照射工程の後に、前記レーザ照射工程において飛散した前記音叉型振動片の音叉部先端領域の欠片が、水晶ウエハ上に再付着するのを防止するために水晶ウエハを洗浄する再付着防止工程と、前記再付着防止工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域に金属膜を形成する膜形成工程と、前記膜形成工程の後に、複数個の前記音叉型振動片を個々の音叉型振動片に分割するよう切断し、切断した各音叉型振動片をパッケージに接着させて実装し、音叉型振動子を形成する実装工程と、前記実装工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域に、前記膜形成工程において形成した金属膜のエッチングまたは金属膜の再形成を行ない、発振周波数の微調整を行なう微調整工程と、を有し、前記各工程を順に行なうことで、前記音叉型振動子の発振周波数を予め設定した発振周波数に合わせ込むことを特徴とする。
【００１５】
上記したように本発明によれば、振動片形成工程と再付着防止工程とレーザ照射工程と膜形成工程と実装工程と微調整工程とを有しているので、各工程において徐々に音叉型振動子の発振周波数を予め設定した発振周波数に合わせ込むことが可能となる。また、実装工程においてパッケージに音叉型振動片を実装して音叉型振動子を形成した後であっても、微調整工程により発振周波数の微調整を行なうことが容易である。また、本発明によれば、レーザ照射工程において飛散した音叉型振動片の音叉部先端領域の欠片または金属膜の欠片を、再度、音叉型振動片の音叉部先端領域に付着させることは無く、音叉型振動片の音叉部先端領域の欠片または金属膜の欠片の重さだけその音叉部先端領域の重さを軽くして発振周波数を高くさせることが容易である。
【００１６】
または上記目的を達成するため本発明に係る音叉型振動子の発振周波数調整方法は、フォトリソグラフィ法を用いてウエハ上に複数個の音叉型振動片を形成する振動片形成工程と、前記振動片形成工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域に金属膜を形成する第３の膜形成工程と、前記第３の膜形成工程の後に、下記するレーザ照射工程において飛散する前記第３の膜形成工程により形成された金属膜の欠片が、水晶ウエハ上に再付着するのを防止するために水晶ウエハの再付着を防止する領域をマスク治具によりマスキングする再付着防止工程と、前記再付着防止工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域をレーザで照射して音叉型振動片の音叉部先端領域の一部を飛散させるレーザ照射工程と、前記レーザ照射工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域に金属膜を形成する膜形成工程と、前記膜形成工程の後に、複数個の前記音叉型振動片を個々の音叉型振動片に分割するよう切断し、切断した各音叉型振動片をパッケージに接着させて実装し、音叉型振動子を形成する実装工程と、前記実装工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域に、前記膜形成工程において形成した金属膜のエッチングまたは金属膜の再形成を行ない、発振周波数の微調整を行なう微調整工程と、を有し、前記各工程を順に行なうことで、前記音叉型振動子の発振周波数を予め設定した発振周波数に合わせ込み、前記水晶ウエハの再付着を防止する領域は、前記音叉型振動片の音叉部先端領域以外の前記音叉型振動片に形成された励振電極の分割線を含む領域であることを特徴とする。
【００１７】
または上記目的を達成するため本発明に係る音叉型振動子の発振周波数調整方法は、フォトリソグラフィ法を用いてウエハ上に複数個の音叉型振動片を形成する振動片形成工程と、前記振動片形成工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域に金属膜を形成する第３の膜形成工程と、前記第３の膜形成工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域をレーザで照射して音叉型振動片の音叉部先端領域の一部を飛散させるレーザ照射工程と、前記レーザ照射工程の後に、前記レーザ照射工程において飛散した前記第３の膜形成工程により形成された金属膜の欠片が、水晶ウエハ上に再付着するのを防止するために水晶ウエハを洗浄する再付着防止工程と、前記再付着防止工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域に金属膜を形成する膜形成工程と、前記膜形成工程の後に、複数個の前記音叉型振動片を個々の音叉型振動片に分割するよう切断し、切断した各音叉型振動片をパッケージに接着させて実装し、音叉型振動子を形成する実装工程と、前記実装工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域に、前記膜形成工程において形成した金属膜のエッチングまたは金属膜の再形成を行ない、発振周波数の微調整を行なう微調整工程と、を有し、前記各工程を順に行なうことで、前記音叉型振動子の発振周波数を予め設定した発振周波数に合わせ込むことを特徴とする。
【００１８】
上記したように本発明によれば、振動片形成工程と第３の膜形成工程と再付着防止工程とレーザ照射工程と膜形成工程と実装工程と微調整工程とを有しているので、各工程において徐々に音叉型振動子の発振周波数を予め設定した発振周波数に合わせ込むことが可能となる。また、実装工程においてパッケージに音叉型振動片を実装して音叉型振動子を形成した後であっても、微調整工程により発振周波数の微調整を行なうことが容易である。また、本発明によれば、第３の膜形成工程を有しているので、振動片形成工程により形成した音叉型振動片の発振周波数が高い場合、その発振周波数を音叉型振動片の音叉部先端領域に形成した金属膜によって低くすることが可能となる。また、金属膜の膜厚を厚くすることで、イオンミーリング法を用いた微調整を行なう場合、発振周波数の調整幅も広がり、発振周波数の調整を行なうのに好ましい。さらに、本発明によれば、レーザ照射工程において飛散した音叉型振動片の音叉部先端領域の欠片または金属膜の欠片を、再度、音叉型振動片の音叉部先端領域に付着させることは無く、音叉型振動片の音叉部先端領域の欠片または金属膜の欠片の重さだけその音叉部先端領域の重さを軽くして発振周波数を高くさせることが容易である。
【００１９】
上記した音叉型振動子の発振周波数調整方法において、上記微調整工程は、上記実装工程の後に、イオンミーリング法を用いて上記音叉型振動片の音叉部先端領域に上記膜形成工程において形成した金属膜のエッチングを行なうエッチング工程であってもよい。
【００２０】
この場合、レーザ照射工程の後に行なう工程であるので、レーザによる粗調整を行ない、その後にイオンミーリング法を用いて金属膜のエッチングを行なうため、発振周波数を上げるために行なう工程の時間を短縮することが可能となる。また、微調整工程が、イオンミーリング法を用いたエッチング工程であり、膜形成工程の後に行なうので、音叉型振動片の素地の露出がなく、発振周波数の調整を一定に制御することが可能となり、安定した発振周波数の微調整を行なうことが可能となる。
【００２１】
上記した音叉型振動子の発振周波数調整方法において、上記微調整工程は、上記実装工程の後に、パーシャル蒸着法を用いて上記音叉型振動片の音叉部先端領域に金属膜を再形成する第２の膜形成工程であってもよい。
【００２２】
この場合、微調整工程がパーシャル蒸着法を用いた第２の膜形成工程であるので、加熱をせずに膜形成を行なうことが可能となり、パッケージ実装の後の音叉型振動片に金属膜を形成するのに好ましい。また、第２の膜形成工程は、膜形成工程の後に行なうので、パーシャル蒸着による金属膜の膜厚を薄くすることが可能となる。そのため、パーシャル蒸着によって形成する金属膜の膜厚が厚くなることで金属膜が剥がれ易くなるという金属膜の剥がれの影響を無くすことが可能となる。さらに、膜形成工程により形成した金属膜上に金属膜を形成することで金属膜の膜厚を厚くして、音叉型振動片の素地への接着力の強度を強めることが可能となる。また、微調整工程が、パーシャル蒸着法を用いた第２の膜形成工程であるので、安定した発振周波数の微調整を行なうことが可能となる。
【００２４】
特に、水晶ウエハの再付着を防止する領域をマスキングする場合、水晶ウエハを洗浄する場合と比較して、各工程を行なう装置内において連続して行なうことが可能となり、発振周波数の調整時間の短縮も同時に図ることが可能となる。
【００２５】
また、上記目的を達成するため本発明に係る音叉型振動子は、上記した各工程により発振周波数が調整されたことを特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、音叉型振動子は、上記した各工程により発振周波数が調整されているので、各工程において徐々に発振周波数を予め設定した発振周波数に合わせ込むことが可能となる。また、実装工程においてパッケージに音叉型振動片を実装して音叉型振動子を形成した後であっても、微調整工程により発振周波数の微調整を行なうことが容易である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施の形態では、音叉型振動子として音叉型水晶振動子に本発明を適用した場合を示す。
【００２８】
本願発明にかかる音叉型水晶振動子１（以下、水晶振動子という）を図１に示す。
【００２９】
この水晶振動子１は、セラミックからなるパッケージ２に音叉型水晶振動片３（以下、水晶振動片という）が接着して実装されてなる。
【００３０】
水晶振動片３は、図１に示すように、基部３１と、２本の脚部３２、３３からなる音叉部３４とからなり、基部３１から２本の脚部３２、３３が同一方向に突出して一体形成されている。また、脚部３２、３３には、それぞれ第１及び第２の励振電極３５、３６が形成され（図２参照）、基部３１には、リード端子４１、４２が設けられている。これら第１及び第２の励振電極３５、３６は、それぞれリード端子４１、４２により下記する電極配線に接続されている（図示省略）。
【００３１】
第１の励振電極３５は、図２に示すように、一方の脚部３２の表裏面（主面）３２ａ と他方の脚部３３の側面（図示省略）とに設けられ、それぞれが接続されている。同様にして、第２の励振電極３６は、他方の脚部３３の表裏面（主面）３３ａと一方の脚部３２の側面（図示省略）とに設けられ、それぞれが接続されている。これら励振電極３４、３５は、クロム（Ｃｒ）及び金（Ａｕ）が真空蒸着法、スパッタ法等を用いた金属蒸着によって形成された薄膜である。
【００３２】
パッケージ２は、上方（図１の紙面手前側）が開放された箱形で、所定位置に電極配線（図示省略）が施されている。そして、パッケージ２の上部には水晶振動片３を覆うように平板状のキャップ（図示省略）が取り付けられており、これによって水晶振動片３が気密封止されている。
【００３３】
次に、上記した構成からなる水晶振動子１の発振周波数の調整方法及び製造方法を以下に示す。
【００３４】
まず、フォトリソグラフィ法を用いて水晶ウエハ上に第１及び第２の励振電極３５、３６を形成して、複数個の水晶振動片３を形成する（本発明でいう振動片形成工程）。その後、発振周波数の調整装置（図示省略）に水晶ウエハ（図示省略）を配し、水晶振動片３の発振周波数を測定する。
【００３５】
振動片形成工程において測定した発振周波数が、予め設定した発振周波数より高い場合、その後に、脚部３２、３３のそれぞれ先端領域Ａ１（以下、音叉部先端領域という）に、ＣｒやＡｕ、あるいはＡｇ等からなる金属膜を真空蒸着法、スパッタ法、メッキ法等を用いて形成し（本発明でいう第３の膜形成工程）、発振周波数を下げる。ここで、振動片形成工程において測定した発振周波数が、予め設定した発振周波数より低い場合、第３の膜形成工程を行なわない。
【００３６】
第３の膜形成工程において測定した発振周波数が、予め設定した発振周波数より低い場合、その後に、脚部３２、３３のそれぞれ音叉部先端領域Ａ１をレーザで照射する（本発明でいうレーザ照射工程）。そして、レーザを照射することで、音叉部先端領域Ａ１に形成した金属膜を飛散させて、発振周波数を上げる。この時、図３に示すように、音叉部先端領域Ａ１をその先端から基部３１に向けて分割して、発振周波数の変化量を大きくする場合、先端側の領域Ａ２にレーザ照射する。逆に、発振周波数の変化量を小さくする場合、基部３１側の領域Ａ３にレーザ照射する。また、振動片形成工程において測定した発振周波数が、予め設定した発振周波数より低い場合も同様にして、音叉部先端領域Ａ１の一部を飛散させて発振周波数を上げる。
【００３７】
レーザ照射工程において飛散させた金属膜の欠片または音叉部先端領域Ａ１の一部が、水晶ウエハ上に再付着するのを防止するために、レーザ照射工程の後に水晶ウエハを洗浄する（本発明でいう再付着防止工程）。
【００３８】
再付着防止工程において洗浄した水晶振動片３の音叉部先端領域Ａ１に、ＣｒやＡｕ、あるいはＡｇ等からなる金属膜を真空蒸着法、スパッタ法、メッキ法等を用いて形成して、（本発明でいう膜形成工程）、発振周波数を下げる。そして、膜形成工程後の発振周波数を測定する。
【００３９】
膜形成工程の後に、水晶ウエハ上の複数個の水晶振動片３を個々の音叉型振動片３に分割するよう切断する。そして、切断した各水晶振動片３をパッケージ２に接着させて実装し、水晶振動子１を形成する（本発明でいう実装工程）。この実装により発振周波数のバラツキを低減させる。
【００４０】
実装工程の後に、予め設定した発振周波数にするように、イオンミーリング法を用いて、膜形成工程において形成した金属膜の層が一様になるようエッチングして（本発明でいうエッチング工程）、発振周波数の最終調整を行なう。また、この時のエッチング量は、膜形成工程において測定した発振周波数によって可変するよう設定されている。
【００４１】
そして、エッチング工程において発振周波数の最終調整を行い、発振周波数を予め設定した発振周波数に合わせ込み、水晶振動子１をアニールする。水晶振動子１をアニールした後に、パッケージ２の上部に水晶振動片３を覆うように平板状のキャップを取り付けて水晶振動片３を気密封止し、動作特性を検査して水晶振動子１を製造する。
＜実施例１＞
上記した水晶振動子１の発振周波数調整方法により、実際に水晶振動子１の発振周波数の調整を行なった。その結果を表１と図４に示す。
【００４２】
この実施例１では、振動片形成工程時と第３の膜形成工程時とレーザ照射工程時と膜形成工程時とエッチング工程時とにおけるそれぞれの発振周波数を測定した。また、発振周波数の合わせ込む値を３２７８０Ｈｚと設定し、１７９回実験を行なった。
【００４３】
【表１】
【００４４】
図４に示すように、振動片形成工程時と第３の膜形成工程時とレーザ照射工程時と膜形成工程時とエッチング工程時と、順々に各工程を行なうにつれて、予め設定した周波数に合わせ込むことができ、特に、イオンミーリング法を用いたエッチング工程時には、膜形成時から発振周波数を微増させていることがわかる。
【００４５】
また、図４に示すように、各工程における周波数のバラツキは、各工程を行なうにつれてなくなっている。
【００４６】
上記した水晶振動子１の発振周波数調整方法によれば、振動片形成工程とレーザ照射工程と膜形成工程と実装工程とエッチング工程とを有しているので、各工程において徐々に水晶振動子１の発振周波数を予め設定した発振周波数に合わせ込むことができる。
【００４７】
また、実装工程においてパッケージ２に水晶振動片３を実装して音叉型振動子１を形成した後であっても、エッチング工程により発振周波数の微調整を行なうことが容易である。
【００４８】
また、エッチング工程は、レーザ照射工程の後に行なう工程であるので、レーザによる粗調整を行ない、その後にイオンミーリング法を用いて金属膜のエッチングを行なうため、発振周波数を上げるために行なう工程の時間を短縮することができる。また、エッチング工程は、イオンミーリング法を用いているので、安定した発振周波数の微調整を行なうことができる。
【００４９】
また、イオンミーリング法を用いて、膜形成工程において形成した金属膜の層が一様になるようエッチングするので、水晶振動片３の素地の露出がなく、発振周波数の調整を一定に制御することができ、発振周波数の調整作業の安定化を図ることができる。その結果、高精度の水晶振動子１を製造することができる。
【００５０】
また、各工程において発振周波数の調整を行なっているので、エッチング工程では、発振周波数の調整量を低減させることができるので、水晶振動片３上の金属膜のエッチング量を低減させることができる。そのため、エッチング工程におけるパッケージ２内部へのエッチングによる飛散物（図示省略）の再付着量を減少させることができ、パッケージ２の配線ショートを防ぐことができる。
【００５１】
また、発振周波数の調整装置のマスク等へのレーザ照射工程やエッチング工程による飛散物の再付着量が減少するので、異物発生量が低減され、低ドラ不良や発振周波数の変動などの不良要因を減らすことができる。さらに、発振周波数の調整装置のメンテナンス期間を延ばすことができ、生産性を向上させることができる。
【００５２】
また、本実施の形態１にかかる水晶振動子１の発振周波数調整方法によれば、水晶素地と金属膜とが混在することはない。そのため、発振周波数の調整レートを略均一にして発振周波数の調整を一定に制御することができ、発振周波数の調整作業が安定する。
【００５３】
また、第３の膜形成工程を有しているので、振動片形成工程により形成した水晶振動片３の発振周波数が高い場合、その発振周波数を脚部３２、３３の音叉部先端領域Ａ１に形成した金属膜によって低くすることができる。また、金属膜の膜厚を厚くすることで、イオンミーリング法を用いた微調整を行なう場合、発振周波数の調整幅も広がり、発振周波数の調整を行なうのに好ましい。
【００５４】
また、再付着防止工程を有しているので、レーザ照射工程において飛散した水晶振動片３の音叉部先端領域Ａ１の欠片または金属膜の欠片を、音叉部先端領域Ａ１に付着させることは無く、水晶振動片３の音叉部先端領域Ａ１の欠片または金属膜の欠片の重さだけその音叉部先端領域Ａ１の重さを軽くして発振周波数を高くさせることが容易である。
【００５５】
なお、本実施の形態１では、ＣｒやＡｕから構成される金属膜を形成したが、これに限定されるものではなく、例えば、ＣｒとＡｇ、ＣｒとＡｇとＡｕから構成される金属膜であってもよい。
【００５６】
また、本実施の形態では、実装工程の後にエッチング工程を行なったが、これに限定されるものではなく、水晶振動片３の音叉部先端領域Ａ１に、膜形成工程において形成した金属膜のエッチングまたは金属膜の再形成を行ない、発振周波数の微調整を行なう工程（本発明でいう微調整工程）であればよい。例えば、実装工程の後の発振周波数が、予め設定した発振周波数より高い場合、この微調整工程に、実装工程の後に、パーシャル蒸着法を用いて水晶振動片３の音叉部先端領域Ａ１に金属膜を再形成する工程（本発明でいう第２の膜形成工程）を行なってもよい。
【００５７】
この場合、微調整工程がパーシャル蒸着法を用いた第２の膜形成工程であるので、加熱をせずに膜形成を行なうことができ、パッケージ実装の後の水晶振動片３に金属膜を形成するのに好ましい。また、第２の膜形成工程は、膜形成工程および第３の膜形成工程の後に行なうので、パーシャル蒸着による金属膜の膜厚を薄くすることができる。そのため、パーシャル蒸着によって形成する金属膜の膜厚が厚くなることで金属膜が剥がれ易くなるという金属膜の剥がれの影響を無くすことができる。さらに、膜形成工程および第３の膜形成工程により形成した金属膜上に金属膜を形成することで金属膜の膜厚を厚くして、水晶振動片３の素地への接着力の強度を強めることができる。また、微調整工程がパーシャル蒸着法を用いた第２の膜形成工程であるので、安定した発振周波数の微調整を行なうことができる。
【００５８】
本実施の形態１にかかる発振周波数調整方法によって発振周波数が調整された水晶振動子１の他の実施の形態を以下に示す。
＜実施の形態２＞
この実施の形態２にかかる発振周波数調整方法によって発振周波数が調整された水晶振動子は、実施の形態１にかかる発振周波数調整方法によって発振周波数が調整された水晶振動子１と、再付着防止工程において異なるだけであり、他の工程や水晶振動子の構成は同一である。そのため、発振周波数調整方法の同一工程や水晶振動子の同一構成についての説明を省略する。
【００５９】
実施の形態２にかかる水晶振動子１の発振周波数の調整方法及び製造方法を以下に示す。
【００６０】
まず、フォトリソグラフィ法を用いて水晶ウエハ上に第１及び第２の励振電極３５、３６を形成して、複数個の水晶振動片３を形成する（本発明でいう振動片形成工程）。その後、発振周波数の調整装置に水晶ウエハを配し、水晶振動片３の発振周波数を測定する。
【００６１】
振動片形成工程において測定した発振周波数が、予め設定した発振周波数より高い場合、その後に、脚部３２、３３のそれぞれ音叉部先端領域Ａ１に、ＣｒやＡｕ、あるいはＡｇ等からなる金属膜を真空蒸着法、スパッタ法、メッキ法等を用いて形成し（本発明でいう第３の膜形成工程）、発振周波数を下げる。ここで、振動片形成工程において測定した発振周波数が、予め設定した発振周波数より低い場合、第３の膜形成工程を行なわない。また、この時、再付着を防止するために、図５に示すように、水晶ウエハの再付着を防止する領域Ａ４をＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４３０等のマスク治具によりマスキングする（本発明でいう再付着防止工程）。なお、ここでいう再付着を防止する領域Ａ４とは、図５に示すように第１及び第２の励振電極３５、３６の分割線３７を含む領域のことをいう（図５の斜線部分）。
【００６２】
次に、第３の膜形成工程において測定した発振周波数が、予め設定した発振周波数より低い場合、その後に、脚部３２、３３のそれぞれ音叉部先端領域Ａ１をレーザで照射する（本発明でいうレーザ照射工程）。そして、レーザを照射することで、音叉部先端領域Ａ１に形成した金属膜を飛散させて、発振周波数を上げる。また、振動片形成工程において測定した発振周波数が、予め設定した発振周波数より低い場合も同様にして、音叉部先端領域Ａ１の一部を飛散させて発振周波数を上げる。
【００６３】
この時、レーザ照射工程において飛散させた金属膜の欠片または音叉部先端領域Ａ１の一部は、上記した再付着防止工程におけるマスキングによって再付着を防止する領域Ａ４には付着しない。そして、水晶振動片３の音叉部先端領域Ａ１に、ＣｒやＡｕ、あるいはＡｇ等からなる金属膜を真空蒸着法、スパッタ法、メッキ法等を用いて形成して、（本発明でいう膜形成工程）、発振周波数を下げる。そして、膜形成工程後の発振周波数を測定する。
【００６４】
膜形成工程の後に、水晶ウエハ上の複数個の水晶振動片３を個々の音叉型振動片３に分割するよう切断する。そして、切断した各水晶振動片３をパッケージ２に接着させて実装して水晶振動子１を形成する（本発明でいう実装工程）。この実装により発振周波数のバラツキを低減させる。
【００６５】
実装工程の後に、予め設定した発振周波数にするように、イオンミーリング法を用いて、膜形成工程において形成した金属膜をエッチングして（本発明でいうエッチング工程）、発振周波数の最終調整を行なう。また、この時のエッチング量は、膜形成工程において測定した発振周波数によって可変するよう設定されている。
【００６６】
そして、エッチング工程において発振周波数の最終調整を行い、予め設定した発振周波数に合わせ込み、水晶振動子１をアニールする。水晶振動子１をアニールした後に、パッケージ２の上部に水晶振動片３を覆うように平板状のキャップ（図示省略）を取り付けて水晶振動片３を気密封止し、動作特性を検査して水晶振動子１を製造する。
【００６７】
上記した水晶振動子１の発振周波数調整方法によれば、上記した水晶ウエハを洗浄する再付着工程による作用効果を有するだけでなく、さらに、各工程を行なう装置内において連続して行なうことができ、発振周波数の調整時間の短縮も同時に図ることができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明にかかる音叉型振動子の発振周波数調整方法、及びその方法によって発振周波数が調整された音叉型振動子によれば、音叉型振動片をパッケージに実装して音叉型振動子を形成した後であっても、発振周波数の調整を行なうことが容易であり、さらに、発振周波数の微調整を行なうことが容易である。
【００６９】
すなわち、本発明にかかる音叉型振動子の発振周波数調整方法によれば、振動片形成工程と再付着防止工程とレーザ照射工程と膜形成工程と実装工程と微調整工程とを有しているので、各工程において徐々に音叉型振動子の発振周波数を予め設定した発振周波数に合わせ込むことができる。また、実装工程においてパッケージに音叉型振動片を実装して音叉型振動子を形成した後であっても、微調整工程により発振周波数の微調整を行なうことが容易である。また、本発明によれば、レーザ照射工程において飛散した音叉型振動片の音叉部先端領域の欠片または金属膜の欠片を、再度、音叉型振動片の音叉部先端領域に付着させることは無く、音叉型振動片の音叉部先端領域の欠片または金属膜の欠片の重さだけその音叉部先端領域の重さを軽くして発振周波数を高くさせることが容易である。または、本発明にかかる音叉型振動子の発振周波数調整方法によれば、振動片形成工程と第３の膜形成工程と再付着防止工程とレーザ照射工程と膜形成工程と実装工程と微調整工程とを有しているので、各工程において徐々に音叉型振動子の発振周波数を予め設定した発振周波数に合わせ込むことができる。また、実装工程においてパッケージに音叉型振動片を実装して音叉型振動子を形成した後であっても、微調整工程により発振周波数の微調整を行なうことが容易である。また、本発明によれば、第３の膜形成工程を有しているので、振動片形成工程により形成した音叉型振動片の発振周波数が高い場合、その発振周波数を音叉型振動片の音叉部先端領域に形成した金属膜によって低くすることができる。また、金属膜の膜厚を厚くすることで、イオンミーリング法を用いた微調整を行なう場合、発振周波数の調整幅も広がり、発振周波数の調整を行なうのに好ましい。さらに、本発明によれば、レーザ照射工程において飛散した音叉型振動片の音叉部先端領域の欠片または金属膜の欠片を、再度、音叉型振動片の音叉部先端領域に付着させることは無く、音叉型振動片の音叉部先端領域の欠片または金属膜の欠片の重さだけその音叉部先端領域の重さを軽くして発振周波数を高くさせることが容易である。
【００７０】
また、上記目的を達成するため本発明に係る音叉型振動子は、上記した各工程により発振周波数が調整されているので、各工程において徐々に発振周波数を予め設定した発振周波数に合わせ込むことができる。また、実装工程においてパッケージに音叉型振動片を実装して音叉型振動子を形成した後であっても、微調整工程により発振周波数の微調整を行なうことが容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態１にかかる音叉型水晶振動子の内部構成を示す断面図である。
【図２】本実施の形態１にかかる音叉型水晶振動片上の励振電極及び金属膜の形成位置を示す図である。
【図３】本実施の形態１にかかる音叉型水晶振動子の発振周波数を調整するレーザ照射工程における膜形成領域を示した図である。
【図４】本実施例１にかかる音叉型水晶振動子の発振周波数を調整する各工程における発振周波数と度数分布との関係を示したグラフである。
【図５】本実施の形態２にかかる再付着防止工程によるマスキングを行なった状態の図である。
【符号の説明】
１ 音叉型振動子
２ パッケージ
３ 音叉型振動片
Ａ１ 音叉部先端領域
Ａ４ 再付着を防止する領域
Claims (7)
- フォトリソグラフィ法を用いてウエハ上に複数個の音叉型振動片を形成する振動片形成工程と、
前記振動片形成工程の後に、下記するレーザ照射工程において飛散する前記音叉型振動片の音叉部先端領域の欠片が、水晶ウエハ上に再付着するのを防止するために水晶ウエハの再付着を防止する領域をマスク治具によりマスキングする再付着防止工程と、
前記再付着防止工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域をレーザで照射して音叉型振動片の音叉部先端領域の一部を飛散させるレーザ照射工程と、
前記レーザ照射工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域に金属膜を形成する膜形成工程と、
前記膜形成工程の後に、複数個の前記音叉型振動片を個々の音叉型振動片に分割するよう切断し、切断した各音叉型振動片をパッケージに接着させて実装し、音叉型振動子を形成する実装工程と、
前記実装工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域に、前記膜形成工程において形成した金属膜のエッチングまたは金属膜の再形成を行ない、発振周波数の微調整を行なう微調整工程と、を有し、
前記各工程を順に行なうことで、前記音叉型振動子の発振周波数を予め設定した発振周波数に合わせ込み、
前記水晶ウエハの再付着を防止する領域は、前記音叉型振動片の音叉部先端領域以外の前記音叉型振動片に形成された励振電極の分割線を含む領域であることを特徴とする音叉型振動子の発振周波数調整方法。 - フォトリソグラフィ法を用いてウエハ上に複数個の音叉型振動片を形成する振動片形成工程と、
前記振動片形成工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域をレーザで照射して音叉型振動片の音叉部先端領域の一部を飛散させるレーザ照射工程と、
前記レーザ照射工程の後に、前記レーザ照射工程において飛散した前記音叉型振動片の音叉部先端領域の欠片が、水晶ウエハ上に再付着するのを防止するために水晶ウエハを洗浄する再付着防止工程工程と、
前記再付着防止工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域に金属膜を形成する膜形成工程と、
前記膜形成工程の後に、複数個の前記音叉型振動片を個々の音叉型振動片に分割するよう切断し、切断した各音叉型振動片をパッケージに接着させて実装し、音叉型振動子を形成する実装工程と、
前記実装工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域に、前記膜形成工程において形成した金属膜のエッチングまたは金属膜の再形成を行ない、発振周波数の微調整を行なう微調整工程と、を有し、
前記各工程を順に行なうことで、前記音叉型振動子の発振周波数を予め設定した発振周波数に合わせ込むことを特徴とする音叉型振動子の発振周波数調整方法。 - フォトリソグラフィ法を用いてウエハ上に複数個の音叉型振動片を形成する振動片形成工程と、
前記振動片形成工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域に金属膜を形成する第３の膜形成工程と、
前記第３の膜形成工程の後に、下記するレーザ照射工程において飛散する前記第３の膜形成工程により形成された金属膜の欠片が、水晶ウエハ上に再付着するのを防止するために水晶ウエハの再付着を防止する領域をマスク治具によりマスキングする再付着防止工程と、
前記再付着防止工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域をレーザで照射して音叉型振動片の音叉部先端領域の一部を飛散させるレーザ照射工程と、
前記レーザ照射工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域に金属膜を形成する膜形成工程と、
前記膜形成工程の後に、複数個の前記音叉型振動片を個々の音叉型振動片に分割するよう切断し、切断した各音叉型振動片をパッケージに接着させて実装し、音叉型振動子を形成する実装工程と、
前記実装工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域に、前記膜形成工程において形成した金属膜のエッチングまたは金属膜の再形成を行ない、発振周波数の微調整を行なう微調整工程と、を有し、
前記各工程を順に行なうことで、前記音叉型振動子の発振周波数を予め設定した発振周波数に合わせ込み、
前記水晶ウエハの再付着を防止する領域は、前記音叉型振動片の音叉部先端領域以外の前記音叉型振動片に形成された励振電極の分割線を含む領域であることを特徴とする音叉型振動子の発振周波数調整方法。 - フォトリソグラフィ法を用いてウエハ上に複数個の音叉型振動片を形成する振動片形成工程と、
前記振動片形成工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域に金属膜を形成する第３の膜形成工程と、
前記第３の膜形成工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域をレーザで照射して音叉型振動片の音叉部先端領域の一部を飛散させるレーザ照射工程と、
前記レーザ照射工程の後に、前記レーザ照射工程において飛散した前記第３の膜形成工程により形成された金属膜の欠片が、水晶ウエハ上に再付着するのを防止するために水晶ウエハを洗浄する再付着防止工程と、
前記再付着防止工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域に金属膜を形成する膜形成工程と、
前記膜形成工程の後に、複数個の前記音叉型振動片を個々の音叉型振動片に分割するよう切断し、切断した各音叉型振動片をパッケージに接着させて実装し、音叉型振動子を形成する実装工程と、
前記実装工程の後に、前記音叉型振動片の音叉部先端領域に、前記膜形成工程において形成した金属膜のエッチングまたは金属膜の再形成を行ない、発振周波数の微調整を行なう微調整工程と、を有し、
前記各工程を順に行なうことで、前記音叉型振動子の発振周波数を予め設定した発振周波数に合わせ込むことを特徴とする音叉型振動子の発振周波数調整方法。 - 請求項１乃至４のうちいずれか１つに記載の音叉型振動子の発振周波数調整方法において、
前記微調整工程は、前記実装工程の後に、イオンミーリング法を用いて前記音叉型振動片の音叉部先端領域に前記膜形成工程において形成した金属膜のエッチングを行なうエッチング工程であることを特徴とする音叉型振動子の発振周波数調整方法。 - 請求項１乃至４のうちいずれか１つに記載の音叉型振動子の発振周波数調整方法において、
前記微調整工程は、前記実装工程の後に、パーシャル蒸着法を用いて前記音叉型振動片の音叉部先端領域に金属膜を再形成する第２の膜形成工程であることを特徴とする音叉型振動子の発振周波数調整方法。 - 請求項１乃至６のいずれかに記載の発振周波数調整方法によって発振周波数が調整されたことを特徴とする音叉型振動子。
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