JP6616999B2

JP6616999B2 - Method for manufacturing piezoelectric vibrating piece

Info

Publication number: JP6616999B2
Application number: JP2015204108A
Authority: JP
Inventors: 高志小林
Original assignee: エスアイアイ・クリスタルテクノロジー株式会社
Priority date: 2015-10-15
Filing date: 2015-10-15
Publication date: 2019-12-04
Anticipated expiration: 2035-10-15
Also published as: JP2017076910A

Description

本発明は、圧電振動片の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece.

例えば、携帯電話や携帯情報端末機器等の電子機器には、時刻源や制御信号等のタイミング源、リファレンス信号源等に用いられるデバイスとして、水晶等を利用した圧電振動子が用いられる。この種の圧電振動子として、キャビティが形成されたパッケージ内に圧電振動片を気密封止したものが知られている。 For example, a piezoelectric vibrator using a crystal or the like is used in an electronic device such as a mobile phone or a personal digital assistant device as a device used for a timing source such as a time source or a control signal, a reference signal source, or the like. As this type of piezoelectric vibrator, a piezoelectric vibrator in which a piezoelectric vibrating piece is hermetically sealed in a package in which a cavity is formed is known.

上述した圧電振動片は、基部と、基部から互いに平行に延設された一対の振動腕部と、を備えている。圧電振動片は、各振動腕部が基端部（基部との連結部分）を起点にして互いに接近・離間する方向に所定の共振周波数で振動する。 The piezoelectric vibrating piece described above includes a base portion and a pair of vibrating arm portions extending in parallel with each other from the base portion. The piezoelectric vibrating piece vibrates at a predetermined resonance frequency in a direction in which each vibrating arm portion approaches and separates from each other starting from a base end portion (a connecting portion with the base portion).

ここで、圧電振動片（振動腕部）の周波数の調整方法として、振動腕部の先端部に重り金属膜を予め形成し、この重り金属膜を部分的に除去（トリミング）して振動腕部の質量を調整することで、振動腕部の周波数が目標値となるように調整する方法がある。例えば下記特許文献１には、重り金属膜に対してレーザビームを照射して重り金属膜を部分的に除去して共振周波数の粗調整を行った後、重り金属膜に対してイオンビームを照射して共振周波数の微調整を行う構成が開示されている。 Here, as a method of adjusting the frequency of the piezoelectric vibrating piece (vibrating arm portion), a weight metal film is formed in advance on the tip of the vibrating arm portion, and the weight metal film is partially removed (trimmed) to obtain the vibrating arm portion. There is a method for adjusting the frequency of the vibrating arm so that the frequency of the vibrating arm portion becomes a target value. For example, in Patent Document 1 below, a weight metal film is irradiated with a laser beam, the weight metal film is partially removed and the resonance frequency is roughly adjusted, and then the weight metal film is irradiated with an ion beam. Thus, a configuration for finely adjusting the resonance frequency is disclosed.

イオンビームは、重り金属膜以外の部分に照射されることを防止するため、マスクを介して重り金属膜に対して照射する。このマスクは、加工精度や耐熱性を考慮して金属材料により形成される。 The ion beam is applied to the weight metal film through a mask in order to prevent the ion beam from being applied to a portion other than the weight metal film. This mask is formed of a metal material in consideration of processing accuracy and heat resistance.

特開２０１３−１１８６５２号公報JP 2013-118652 A

ところで、圧電振動片の周波数を測定する際には、振動腕部の表面に形成された一対の励振電極間に電圧を印加して圧電振動片を振動させる。周波数をより高精度に調整するためには、トリミング中やトリミング前後に周波数を測定することが望ましい。しかしながら、トリミング時に用いるマスクは金属材料により形成されているため、マスクを配置した状態で周波数を測定すると、マスクが励振電極に接触して励振電極がマスクによって短絡し、周波数を正確に測定することができないおそれがある。このため、従来の圧電振動片の製造方法にあっては、マスクを圧電振動片から退避させた状態で周波数を測定する必要があり、製造効率が低下するという課題がある。 By the way, when measuring the frequency of the piezoelectric vibrating piece, a voltage is applied between a pair of excitation electrodes formed on the surface of the vibrating arm portion to vibrate the piezoelectric vibrating piece. In order to adjust the frequency with higher accuracy, it is desirable to measure the frequency during or before trimming. However, since the mask used for trimming is made of a metal material, when the frequency is measured with the mask placed, the mask contacts the excitation electrode and the excitation electrode is short-circuited by the mask, and the frequency is accurately measured. You may not be able to. For this reason, in the conventional method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece, it is necessary to measure the frequency in a state where the mask is retracted from the piezoelectric vibrating piece, and there is a problem that manufacturing efficiency is lowered.

そこで本発明は、製造効率の向上を図った上で、周波数を高精度に調整できる圧電振動片の製造方法を提供するものである。 Therefore, the present invention provides a method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece capable of adjusting the frequency with high accuracy while improving the manufacturing efficiency.

本発明の圧電振動片の製造方法は、一対の振動腕部を有する圧電板、前記一対の振動腕部上に形成され、電圧が印加されることで前記振動腕部を振動させる励振電極、および前記一対の振動腕部上に形成された周波数調整用の重り金属膜を備えた圧電振動片の製造方法であって、前記圧電板のうち前記重り金属膜の形成領域に対応する部分に開口部を有する第１マスクを用い、前記開口部を通して前記重り金属膜を除去するトリミング工程を有し、前記第１マスクは、絶縁材料により形成され、前記圧電板上に配置されるサブマスクと、前記サブマスクに対して前記圧電板とは反対側に配置されたメインマスクと、を有する、ことを特徴とする。 A method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece according to the present invention includes a piezoelectric plate having a pair of vibrating arms, an excitation electrode formed on the pair of vibrating arms and vibrating the vibrating arms by applying a voltage, and A method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece including a frequency-adjusting weight metal film formed on the pair of vibrating arms, wherein an opening is formed in a portion of the piezoelectric plate corresponding to the weight metal film formation region. A trimming step of removing the weight metal film through the opening, and the first mask is formed of an insulating material and is disposed on the piezoelectric plate; and the submask And a main mask disposed on the opposite side of the piezoelectric plate.

本発明によれば、トリミング工程において絶縁材料により形成されたサブマスクを介してメインマスクを圧電板上に配置できる。このため、メインマスクが金属材料により形成される場合に、メインマスクが圧電板の振動腕部上に形成された励振電極に接触して励振電極が短絡することを防止できる。これにより、重り金属膜を除去するために圧電板上に第１マスクが配置された状態であっても、励振電極に電圧を印加して振動腕部を振動させることが可能となり、圧電振動片の周波数の測定を行うことができる。したがって、圧電振動片の周波数の測定を行う際に第１マスクを圧電板から退避させる必要がなくなり、製造効率の向上を図ることができるとともに、周波数を高精度に調整でき、振動特性に優れた圧電振動片を製造できる。 According to the present invention, the main mask can be disposed on the piezoelectric plate through the submask formed of an insulating material in the trimming process. For this reason, when the main mask is formed of a metal material, the main mask can be prevented from coming into contact with the excitation electrode formed on the vibrating arm portion of the piezoelectric plate and the excitation electrode being short-circuited. Accordingly, even when the first mask is disposed on the piezoelectric plate in order to remove the weight metal film, it is possible to apply a voltage to the excitation electrode to vibrate the vibrating arm portion, Can be measured. Accordingly, when the frequency of the piezoelectric vibrating piece is measured, it is not necessary to retract the first mask from the piezoelectric plate, the manufacturing efficiency can be improved, the frequency can be adjusted with high accuracy, and the vibration characteristics are excellent. A piezoelectric vibrating piece can be manufactured.

上記の圧電振動片の製造方法において、前記トリミング工程では、前記圧電板を挟んで前記第１マスク側とは反対側に第２マスクを配置した状態で、前記重り金属膜に対してイオンミリングを行い、前記第２マスクは、前記励振電極に接続された電極膜を露出させる避け部を有する、ことが望ましい。
本発明によれば、第２マスクが圧電板を挟んで第１マスクとは反対側に配置されるので、イオンミリングにより弾き飛ばされた重り金属膜の粒子が、圧電板を挟んで第１マスクとは反対側に回り込んで圧電板に再付着することを防止できる。
さらに、第２マスクには、励振電極に接続された電極膜を露出させる避け部が設けられているため、第１マスクおよび第２マスクが圧電板上に配置された状態で、測定器のプローブ等を電極膜に接触させて励振電極と導通させることができる。これにより、圧電振動片の周波数の測定を行う際に第１マスクおよび第２マスクを圧電板から退避させる必要がなくなり、製造効率の低下を防止できる。
また、第２マスクに避け部を設けることで、仮に第１マスクに避け部を設ける場合に比べて避け部を通した圧電板への金属膜の粒子の再付着を抑制できるとともに、避け部のレイアウト性を向上できる。 In the method for manufacturing the piezoelectric vibrating piece, in the trimming step, ion milling is performed on the weight metal film in a state where the second mask is disposed on the side opposite to the first mask side with the piezoelectric plate interposed therebetween. Preferably, the second mask has an avoiding portion that exposes an electrode film connected to the excitation electrode.
According to the present invention, since the second mask is disposed on the opposite side of the first mask with the piezoelectric plate interposed therebetween, the particles of the weight metal film bounced off by ion milling have the first mask sandwiched between the piezoelectric plate. It is possible to prevent re-adhering to the piezoelectric plate around the opposite side.
Furthermore, since the second mask is provided with an avoiding portion that exposes the electrode film connected to the excitation electrode, the probe of the measuring instrument is placed in a state where the first mask and the second mask are arranged on the piezoelectric plate. Etc. can be brought into contact with the excitation electrode by contacting the electrode film. This eliminates the need for the first mask and the second mask to be retracted from the piezoelectric plate when measuring the frequency of the piezoelectric vibrating piece, thereby preventing a reduction in manufacturing efficiency.
Further, by providing the avoidance portion in the second mask, the reattachment of the metal film particles to the piezoelectric plate through the avoidance portion can be suppressed as compared with the case where the avoidance portion is provided in the first mask. Layout can be improved.

上記の圧電振動片の製造方法において、前記トリミング工程の後に、前記一対の振動腕部の振動の周波数を測定する測定工程を備える、ことが望ましい。
本発明によれば、測定工程において第１マスクを配置したままトリミング工程後の圧電振動片の周波数を測定できる。このため、測定工程における測定結果に応じて、例えば第１マスクを配置したまま再度トリミング工程を行う等により、製造効率の向上を図りつつ、より高精度に圧電振動片の周波数を調整することができる。 In the above-described method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece, it is preferable that the trimming step includes a measuring step of measuring the vibration frequency of the pair of vibrating arm portions.
According to the present invention, the frequency of the piezoelectric vibrating piece after the trimming process can be measured while the first mask is disposed in the measuring process. For this reason, according to the measurement result in the measurement process, the frequency of the piezoelectric vibrating piece can be adjusted with higher accuracy while improving the manufacturing efficiency, for example, by performing the trimming process again with the first mask disposed. it can.

上記の圧電振動片の製造方法において、前記トリミング工程は、前記一対の振動腕部の周波数を測定しながら行う、ことが望ましい。
本発明によれば、圧電振動片の周波数を測定しながら重り金属膜を除去できるので、圧電振動片の周波数をより高精度に調整することができる。 In the above-described method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece, it is preferable that the trimming step is performed while measuring the frequency of the pair of vibrating arms.
According to the present invention, since the weight metal film can be removed while measuring the frequency of the piezoelectric vibrating piece, the frequency of the piezoelectric vibrating piece can be adjusted with higher accuracy.

本発明の実施形態に係る圧電振動子の外観斜視図である。1 is an external perspective view of a piezoelectric vibrator according to an embodiment of the present invention. 封口板を取り外した状態を示す圧電振動子の平面図である。It is a top view of the piezoelectric vibrator which shows the state which removed the sealing board. 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に相当する部分における断面図である。It is sectional drawing in the part corresponded to the III-III line of FIG. 実施形態に係る圧電振動子の分解斜視図である。1 is an exploded perspective view of a piezoelectric vibrator according to an embodiment. 圧電振動片の平面図である。It is a top view of a piezoelectric vibrating piece. 圧電振動片の底面図である。It is a bottom view of a piezoelectric vibrating piece. 図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the VII-VII line of FIG. 周波数粗調整工程を説明するための工程図であって、圧電振動片が形成されたウエハの部分平面図である。It is process drawing for demonstrating a frequency rough adjustment process, Comprising: It is a fragmentary top view of the wafer in which the piezoelectric vibrating piece was formed. 周波数粗調整工程を説明するための工程図であって、圧電振動片が形成されたウエハの部分底面図である。It is process drawing for demonstrating a frequency rough adjustment process, Comprising: It is a partial bottom view of the wafer in which the piezoelectric vibrating piece was formed. 周波数粗調整工程を説明するための工程図であって、図８のＸ−Ｘ線に相当する部分における断面図である。It is process drawing for demonstrating a frequency rough adjustment process, Comprising: It is sectional drawing in the part corresponded to the XX line of FIG.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（圧電振動子）
図１は、本発明の実施形態に係る圧電振動子の外観斜視図である。図２は、封口板を取り外した状態を示す圧電振動子の平面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に相当する部分における断面図である。図４は、実施形態に係る圧電振動子の分解斜視図である。
図１から図４に示すように、圧電振動子１は、いわゆるセラミックパッケージタイプの表面実装型振動子であって、内部に気密封止されたキャビティＣを有するパッケージ２と、キャビティＣ内に収容された圧電振動片３と、を備えている。なお、圧電振動子１は、直方体状を呈している。したがって、本実施形態では平面視において圧電振動子１の長手方向を長手方向Ｌといい、短手方向を幅方向Ｗといい、これら長手方向Ｌおよび幅方向Ｗに対して直交する方向を厚さ方向Ｔという。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Piezoelectric vibrator)
FIG. 1 is an external perspective view of a piezoelectric vibrator according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view of the piezoelectric vibrator showing a state where the sealing plate is removed. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along a line III-III in FIG. FIG. 4 is an exploded perspective view of the piezoelectric vibrator according to the embodiment.
As shown in FIGS. 1 to 4, the piezoelectric vibrator 1 is a so-called ceramic package type surface mount vibrator, and is housed in the cavity C and the package 2 having the cavity C hermetically sealed therein. The piezoelectric vibrating piece 3 is provided. The piezoelectric vibrator 1 has a rectangular parallelepiped shape. Therefore, in the present embodiment, the longitudinal direction of the piezoelectric vibrator 1 in the plan view is referred to as the longitudinal direction L, the short direction is referred to as the width direction W, and the direction perpendicular to the longitudinal direction L and the width direction W is the thickness. It is called direction T.

パッケージ２は、パッケージ本体５と、パッケージ本体５に対して接合されるとともに、パッケージ本体５との間にキャビティＣを形成する封口板６と、を備えている。
パッケージ本体５は、互いに重ね合わされた状態で接合された第１ベース基板１０および第２ベース基板１１と、第２ベース基板１１上に接合されたシールリング１２と、を備えている。 The package 2 includes a package body 5 and a sealing plate 6 that is bonded to the package body 5 and that forms a cavity C between the package body 5 and the package body 5.
The package main body 5 includes a first base substrate 10 and a second base substrate 11 which are joined in a state of being overlapped with each other, and a seal ring 12 which is joined on the second base substrate 11.

第１ベース基板１０は、厚さ方向Ｔから見た平面視で長方形状を呈するセラミックス製の基板である。第１ベース基板１０の下面には、一対の外部電極２１Ａ，２１Ｂが長手方向Ｌに間隔をあけて形成されている。外部電極２１Ａ，２１Ｂは、例えば蒸着やスパッタリング等で形成された単一金属による単層膜、または異なる金属が積層された積層膜により構成されている。 The first base substrate 10 is a ceramic substrate having a rectangular shape in plan view as viewed from the thickness direction T. A pair of external electrodes 21 </ b> A and 21 </ b> B are formed on the lower surface of the first base substrate 10 at intervals in the longitudinal direction L. The external electrodes 21A and 21B are configured by a single-layer film made of a single metal formed by, for example, vapor deposition or sputtering, or a stacked film in which different metals are stacked.

第２ベース基板１１は、平面視外形が第１ベース基板１０と同形状を呈するセラミックス製の基板であって、第１ベース基板１０上に重ねられた状態で焼結等によって一体的に接合されている。
なお、各ベース基板１０，１１に用いられるセラミックス材料としては、例えばアルミナ製のＨＴＣＣ（ＨｉｇｈＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏ−ＦｉｒｅｄＣｅｒａｍｉｃ）や、ガラスセラミックス製のＬＴＣＣ（ＬｏｗＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏ−ＦｉｒｅｄＣｅｒａｍｉｃ）等を用いることが可能である。また、第２ベース基板１１の上面は、圧電振動片３がマウントされる実装面とされている。 The second base substrate 11 is a ceramic substrate having the same shape as that of the first base substrate 10 in plan view, and is integrally joined by sintering or the like while being superimposed on the first base substrate 10. ing.
In addition, as a ceramic material used for each base substrate 10 and 11, for example, HTCC (High Temperature Co-Fired Ceramic) made of alumina, LTCC (Low Temperature Co-Fired Ceramic) made of glass ceramic, or the like can be used. It is. The upper surface of the second base substrate 11 is a mounting surface on which the piezoelectric vibrating reed 3 is mounted.

図２から図４に示すように、第２ベース基板１１には、第２ベース基板１１を厚さ方向Ｔに貫通する貫通部１１ａが形成されている。貫通部１１ａは、平面視で長方形状を呈し、その四隅が丸みを帯びている。 As shown in FIGS. 2 to 4, the second base substrate 11 is formed with a through portion 11 a that penetrates the second base substrate 11 in the thickness direction T. The penetration part 11a has a rectangular shape in plan view, and its four corners are rounded.

第２ベース基板１１の上面には、圧電振動片３との接続電極である一対の電極パッド２０Ａ，２０Ｂが形成されている。電極パッド２０Ａ，２０Ｂは、上述した外部電極２１Ａ，２１Ｂと同様に、例えば蒸着やスパッタリング等で形成された単一金属による単層膜、または異なる金属が積層された積層膜により構成されている。電極パッド２０Ａ，２０Ｂおよび外部電極２１Ａ，２１Ｂは、各ベース基板１０，１１を厚さ方向Ｔで貫通する貫通配線２２Ａ，２２Ｂを介して互いにそれぞれ導通している。 On the upper surface of the second base substrate 11, a pair of electrode pads 20 </ b> A and 20 </ b> B that are connection electrodes with the piezoelectric vibrating piece 3 are formed. Similarly to the external electrodes 21A and 21B described above, the electrode pads 20A and 20B are configured by a single-layer film made of a single metal formed by, for example, vapor deposition or sputtering, or a stacked film in which different metals are stacked. The electrode pads 20A and 20B and the external electrodes 21A and 21B are electrically connected to each other through through wirings 22A and 22B that penetrate the base substrates 10 and 11 in the thickness direction T, respectively.

各ベース基板１０，１１の四隅には、平面視１／４円弧状の切欠部１５が、両ベース基板１０，１１の厚さ方向Ｔの全体に亘って形成されている。各ベース基板１０，１１は、例えばウエハ状のセラミックス基板を２枚重ねて接合した後、両セラミックス基板を貫通する複数のスルーホールを行列状に形成し、各スルーホールを基準としながら両セラミックス基板を格子状に切断することで作製される。その際、スルーホールが４分割されることで、上述した切欠部１５が構成される。 At the four corners of each base substrate 10, 11, cut-out portions 15 having a ¼ arc shape in plan view are formed over the entire thickness direction T of both base substrates 10, 11. Each of the base substrates 10 and 11 is formed, for example, by stacking and joining two wafer-shaped ceramic substrates, and then forming a plurality of through holes penetrating both ceramic substrates in a matrix, and using both ceramic substrates as a reference. It is produced by cutting into a lattice shape. At that time, the through-hole is divided into four, so that the above-described notch portion 15 is configured.

シールリング１２は、各ベース基板１０，１１の外形よりも一回り小さい導電性の枠状部材であって、第２ベース基板１１の上面に接合されている。具体的に、シールリング１２は、銀ロウ等のロウ材やはんだ材等による焼付けによって第２ベース基板１１上に接合、または第２ベース基板１１上に形成された金属接合層に対する溶着等によって接合されている。シールリング１２は、第２ベース基板１１の貫通部１１ａの内側面とともにキャビティＣの側壁を構成する。 The seal ring 12 is a conductive frame member that is slightly smaller than the outer shape of each of the base substrates 10 and 11, and is bonded to the upper surface of the second base substrate 11. Specifically, the seal ring 12 is bonded to the second base substrate 11 by baking with a brazing material such as silver brazing or a solder material, or by welding to a metal bonding layer formed on the second base substrate 11. Has been. The seal ring 12 constitutes the side wall of the cavity C together with the inner side surface of the penetrating portion 11 a of the second base substrate 11.

シールリング１２の材料としては、例えばニッケル基合金等が挙げられ、具体的にはコバール、エリンバー、インバー、４２−アロイ等から選択すれば良い。特に、シールリング１２の材料としては、セラミックス製とされている各ベース基板１０，１１に対して熱膨張係数が近いものを選択することが好ましい。例えば、ベース基板１０，１１として熱膨張係数６．８×１０^-6／℃のアルミナを用いる場合には、シールリング１２として熱膨張係数５．２×１０^-6／℃のコバールや、熱膨張係数４．５〜６．５×１０^-6／℃の４２−アロイを用いることが好ましい。 Examples of the material of the seal ring 12 include a nickel-based alloy, and specifically, it may be selected from Kovar, Elinvar, Invar, 42-alloy, and the like. In particular, as the material of the seal ring 12, it is preferable to select a material having a thermal expansion coefficient close to that of the base substrates 10 and 11 made of ceramics. For example, when alumina having a thermal expansion coefficient of 6.8 × 10 ⁻⁶ / ° C. is used as the base substrates 10 and 11, Kovar having a thermal expansion coefficient of 5.2 × 10 ⁻⁶ / ° C. or thermal expansion is used as the seal ring 12. It is preferable to use 42-alloy having a coefficient of 4.5 to 6.5 × 10 ⁻⁶ / ° C.

封口板６は、導電性基板からなり、シールリング１２上に接合されてパッケージ本体５内を気密に封止している。そして、シールリング１２、封口板６、および各ベース基板１０，１１により画成された空間は、気密封止されたキャビティＣを構成する。 The sealing plate 6 is made of a conductive substrate, and is joined onto the seal ring 12 to hermetically seal the inside of the package body 5. The space defined by the seal ring 12, the sealing plate 6, and the base substrates 10 and 11 constitutes a hermetically sealed cavity C.

（圧電振動片）
図５は、圧電振動片の平面図である。図６は、圧電振動片の底面図である。
図５および図６に示すように、圧電振動片３は、圧電板３０と、圧電板３０上に形成された励振電極４１，４２、マウント電極４３，４４、引出電極４５，４６および重り金属膜５０と、を備えている。なお、圧電振動子１の長手方向Ｌ、幅方向Ｗおよび厚さ方向Ｔは、圧電振動片３の長手方向、幅方向および厚さ方向それぞれと一致している。 (Piezoelectric vibrating piece)
FIG. 5 is a plan view of the piezoelectric vibrating piece. FIG. 6 is a bottom view of the piezoelectric vibrating piece.
As shown in FIGS. 5 and 6, the piezoelectric vibrating piece 3 includes a piezoelectric plate 30, excitation electrodes 41 and 42 formed on the piezoelectric plate 30, mount electrodes 43 and 44, extraction electrodes 45 and 46, and a weight metal film. 50. The longitudinal direction L, the width direction W, and the thickness direction T of the piezoelectric vibrator 1 coincide with the longitudinal direction, the width direction, and the thickness direction of the piezoelectric vibrating piece 3, respectively.

圧電板３０は、水晶やタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料により形成されている。圧電板３０は、平行に配置された一対の振動腕部３１，３２と、一対の振動腕部３１，３２の基端部を一体的に固定する基部３３と、を有している。
振動腕部３１，３２は、基部３３から長手方向Ｌに沿って延設されるとともに、幅方向Ｗに並んで配置されている。一対の振動腕部３１，３２の両主面上には、厚さ方向Ｔに窪むとともに、長手方向Ｌに沿って延びる溝部３７がそれぞれ形成されている。これら溝部３７は、長手方向Ｌにおいて振動腕部３１，３２の基端部から中間付近に至る間に形成されている。 The piezoelectric plate 30 is made of a piezoelectric material such as quartz, lithium tantalate, or lithium niobate. The piezoelectric plate 30 has a pair of vibrating arm portions 31 and 32 arranged in parallel, and a base portion 33 that integrally fixes the base end portions of the pair of vibrating arm portions 31 and 32.
The vibrating arm portions 31 and 32 extend from the base portion 33 along the longitudinal direction L and are arranged side by side in the width direction W. On both main surfaces of the pair of vibrating arm portions 31 and 32, groove portions 37 that are recessed in the thickness direction T and that extend along the longitudinal direction L are formed. These groove portions 37 are formed in the longitudinal direction L from the base end portions of the vibrating arm portions 31 and 32 to the vicinity of the middle.

各励振電極４１，４２は、電圧が印加されることで一対の振動腕部３１，３２を互いに接近・離間する方向に所定の周波数で振動させる電極である。各励振電極４１，４２は、一対の振動腕部３１，３２の外表面に、それぞれ電気的に切り離された状態でパターニングされて形成されている。
具体的には、一方の振動腕部３１の溝部３７上と、他方の振動腕部３２の両側面上と、に第１励振電極４１が主に形成されている。また、一方の振動腕部３１の両側面上と、他方の振動腕部３２の溝部３７上と、に第２励振電極４２が主に形成されている。 The excitation electrodes 41 and 42 are electrodes that vibrate the pair of vibrating arm portions 31 and 32 at a predetermined frequency in a direction approaching and separating from each other when a voltage is applied. Each excitation electrode 41 and 42 is formed by patterning on the outer surface of the pair of vibrating arm portions 31 and 32 while being electrically separated from each other.
Specifically, the first excitation electrode 41 is mainly formed on the groove portion 37 of one vibrating arm portion 31 and on both side surfaces of the other vibrating arm portion 32. Further, second excitation electrodes 42 are mainly formed on both side surfaces of one vibrating arm portion 31 and on a groove portion 37 of the other vibrating arm portion 32.

さらに、第１励振電極４１および第２励振電極４２は、基部３３の両主面上において、それぞれ引出電極４５，４６を介して、基部３３の両主面上に形成されたマウント電極４３，４４に電気的に接続されている。圧電振動片３は、マウント電極４３，４４を介して電圧が印加されるようになっている。 Further, the first excitation electrode 41 and the second excitation electrode 42 are mounted on both main surfaces of the base portion 33 via lead electrodes 45 and 46, respectively, on the main surfaces of the base portion 33. Is electrically connected. The piezoelectric vibrating reed 3 is applied with a voltage via the mount electrodes 43 and 44.

また、図５に示すように、一対の振動腕部３１，３２の先端部上には、振動腕部３１，３２の周波数調整用の重り金属膜５０が形成されている。重り金属膜５０は、圧電板３０の第１主面上に形成されている。重り金属膜５０は、各振動腕部３１，３２の先端部における質量を増加させ、各振動腕部３１，３２の長さの短縮に伴う周波数の上昇を抑制する。なお、重り金属膜５０は、例えばＡｕやＡｇ等からなり、厚さが１〜１０μｍ程度になっている。 As shown in FIG. 5, a weight metal film 50 for adjusting the frequency of the vibrating arm portions 31, 32 is formed on the distal ends of the pair of vibrating arm portions 31, 32. The weight metal film 50 is formed on the first main surface of the piezoelectric plate 30. The weight metal film 50 increases the mass at the distal end portion of each vibrating arm portion 31, 32, and suppresses an increase in frequency due to the shortening of the length of each vibrating arm portion 31, 32. The weight metal film 50 is made of, for example, Au or Ag, and has a thickness of about 1 to 10 μm.

図７は、図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。
ここで、各重り金属膜５０の先端部には、厚さ方向Ｔに窪む凹部５１が形成されている。凹部５１は、後述する周波数粗調整工程において、重り金属膜５０がイオンミリングで部分的に除去（トリミング）されることにより形成される。本実施形態の凹部５１は、重り金属膜５０を幅方向Ｗの両側および長手方向Ｌの先端側に向けて開放される一方、厚さ方向Ｔには貫通していない。なお、図７に示す例では、長手方向Ｌに沿う縦断面視において、凹部５１は、先端部が長手方向Ｌに沿って延びる直線状とされ、基端部が振動腕部３１，３２の基端側に向かうに従い深さが浅くなる曲線状とされている。 7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG.
Here, a concave portion 51 that is recessed in the thickness direction T is formed at the tip of each weight metal film 50. The recess 51 is formed by partially removing (trimming) the weight metal film 50 by ion milling in a frequency coarse adjustment step described later. The concave portion 51 of the present embodiment opens the weight metal film 50 toward both sides in the width direction W and the tip side in the longitudinal direction L, but does not penetrate in the thickness direction T. In the example shown in FIG. 7, in the longitudinal sectional view along the longitudinal direction L, the recess 51 has a linear shape with the distal end extending along the longitudinal direction L, and the base end is the base of the vibrating arm portions 31 and 32. It has a curved shape whose depth becomes shallower toward the end side.

図２から図４に示すように、上述した圧電振動片３は、気密封止されたパッケージ２のキャビティＣ内に収容されている。具体的に、圧電振動片３は、キャビティＣ内において、各マウント電極４３，４４（図５および図６参照）がパッケージ２に形成された各電極パッド２０Ａ，２０Ｂ上にそれぞれ導電性接着剤を介して実装されている。これにより、キャビティＣ内において、圧電振動片３が各ベース基板１０，１１から浮いた状態で支持されるとともに、導電性接着剤を介してマウント電極４３，４４および電極パッド２０Ａ，２０Ｂ間が接続される。なお、上述した導電性接合材として、導電性接着剤の代わりに金属バンプを使用することも可能である。導電性接着剤と金属バンプの共通点は、接合初期の段階において流動性を持ち、接合後期の段階において固化して接合強度を発現する性質を有する導電性接合材ということである。 As shown in FIGS. 2 to 4, the piezoelectric vibrating reed 3 described above is accommodated in a cavity C of a hermetically sealed package 2. Specifically, the piezoelectric vibrating reed 3 includes a conductive adhesive on the electrode pads 20A and 20B in which the mount electrodes 43 and 44 (see FIGS. 5 and 6) are formed in the package 2 in the cavity C, respectively. Has been implemented through. Thereby, in the cavity C, the piezoelectric vibrating reed 3 is supported in a state of floating from the base substrates 10 and 11, and the mount electrodes 43 and 44 and the electrode pads 20A and 20B are connected via the conductive adhesive. Is done. In addition, it is also possible to use a metal bump instead of the conductive adhesive as the conductive bonding material described above. The common point between the conductive adhesive and the metal bump is that the conductive bonding material has fluidity in the initial stage of bonding and solidifies in the latter stage of bonding to exhibit bonding strength.

このように構成された圧電振動子１を作動させるには、外部電極２１Ａ，２１Ｂに所定の電圧を印加する。すると、図５および図６に示す各励振電極４１，４２に電流が流れ、各励振電極４１，４２間に電界が発生する。各振動腕部３１，３２は、各励振電極４１，４２間に発生する電界による逆圧電効果によって例えば互いに接近・離間する方向（幅方向Ｗ）に所定の共振周波数で振動する。そして、各振動腕部３１，３２の振動は、時刻源、制御信号のタイミング源やリファレンス信号源等に用いられる。 In order to operate the piezoelectric vibrator 1 configured as described above, a predetermined voltage is applied to the external electrodes 21A and 21B. Then, a current flows through the excitation electrodes 41 and 42 shown in FIGS. 5 and 6, and an electric field is generated between the excitation electrodes 41 and 42. The vibrating arm portions 31 and 32 vibrate at a predetermined resonance frequency, for example, in a direction (width direction W) approaching or separating from each other by an inverse piezoelectric effect caused by an electric field generated between the excitation electrodes 41 and 42. The vibrations of the vibrating arm portions 31 and 32 are used as a time source, a control signal timing source, a reference signal source, and the like.

（圧電振動子の製造方法）
次に、本実施形態の圧電振動子１の製造方法について説明する。なお、以下の説明における各構成部品の符号については、図１から図７を参照されたい。
まず、圧電振動片３を作成する。具体的には、フォトリソグラフィ技術によってウエハ６０（図８参照）の両面に、圧電振動片３（圧電板３０）の図示しない外形パターンを形成する。このとき、ウエハ６０上に複数の外形パターンを形成する（外形形成工程）。次いで、外形パターンをマスクとして、ウエハ６０の両面をそれぞれエッチング加工する。これにより、外形パターンでマスクされていない領域を選択的に除去して、圧電板３０の外形形状が形成される。なお、この状態で各圧電板３０は、連結部６１（図８参照）を介してウエハ６０に連結された状態となっている。 (Piezoelectric vibrator manufacturing method)
Next, a method for manufacturing the piezoelectric vibrator 1 of this embodiment will be described. In addition, refer to FIGS. 1 to 7 for the reference numerals of the respective components in the following description.
First, the piezoelectric vibrating piece 3 is created. Specifically, an external pattern (not shown) of the piezoelectric vibrating piece 3 (piezoelectric plate 30) is formed on both surfaces of the wafer 60 (see FIG. 8) by photolithography. At this time, a plurality of outer shape patterns are formed on the wafer 60 (outer shape forming step). Next, both surfaces of the wafer 60 are etched using the external pattern as a mask. Thereby, the region not masked by the outer pattern is selectively removed, and the outer shape of the piezoelectric plate 30 is formed. In this state, each piezoelectric plate 30 is connected to the wafer 60 via the connecting portion 61 (see FIG. 8).

次に、各振動腕部３１，３２に対してエッチング加工を施し、各振動腕部３１，３２の両主面に溝部３７を形成する（溝部形成工程）。
続いて、複数の圧電振動片３の外表面上に電極膜をパターニングして、励振電極４１，４２、マウント電極４３，４４および引出電極４５，４６をそれぞれ形成する（電極形成工程）。具体的には、複数の圧電振動片３の外表面に、蒸着やスパッタリング等により電極膜を成膜し、その後電極膜にエッチング加工を施すことにより形成する。
そして、振動腕部３１，３２の先端部の表面に周波数調整用の重り金属膜５０を形成する（重り金属膜形成工程）。なお、電極形成工程と重り金属膜形成工程とを一括で行っても構わない。 Next, the respective vibrating arm portions 31 and 32 are etched to form groove portions 37 on both main surfaces of the respective vibrating arm portions 31 and 32 (groove portion forming step).
Subsequently, the electrode films are patterned on the outer surfaces of the plurality of piezoelectric vibrating reeds 3 to form excitation electrodes 41 and 42, mount electrodes 43 and 44, and extraction electrodes 45 and 46, respectively (electrode formation step). Specifically, an electrode film is formed on the outer surface of the plurality of piezoelectric vibrating reeds 3 by vapor deposition, sputtering, or the like, and then the electrode film is etched.
Then, a weight metal film 50 for adjusting the frequency is formed on the surface of the tip of the vibrating arms 31 and 32 (weight metal film forming step). In addition, you may perform an electrode formation process and a weight metal film formation process collectively.

図８から図１０は、周波数粗調整工程を説明するための工程図であって、図８は圧電振動片が形成されたウエハの部分平面図であり、図９は圧電振動片が形成されたウエハの部分底面図であり、図１０は図８のＸ−Ｘ線に相当する部分における断面図である。
次に、図８から図１０に示すように、ウエハ６０に形成された各圧電振動片３に対して共振周波数を粗調整する周波数粗調整工程を行う。本実施形態の周波数粗調整工程は、イオンミリングによって重り金属膜５０を部分的に除去（トリミング）する。周波数粗調整工程は、マスク配置工程と、トリミング工程と、を備えている。 8 to 10 are process diagrams for explaining the frequency coarse adjustment process. FIG. 8 is a partial plan view of the wafer on which the piezoelectric vibrating piece is formed, and FIG. 9 is a view on which the piezoelectric vibrating piece is formed. FIG. 10 is a partial bottom view of the wafer, and FIG. 10 is a cross-sectional view of a portion corresponding to line XX in FIG.
Next, as shown in FIGS. 8 to 10, a frequency coarse adjustment process is performed to coarsely adjust the resonance frequency for each piezoelectric vibrating piece 3 formed on the wafer 60. In the coarse frequency adjustment process of the present embodiment, the weight metal film 50 is partially removed (trimmed) by ion milling. The rough frequency adjustment step includes a mask placement step and a trimming step.

マスク配置工程では、ウエハ６０の第１主面上に第１マスク７１を配置するとともに、ウエハ６０の第１主面とは反対側の第２主面上に第２マスク７６を配置する。第１マスク７１は、第１サブマスク７２（サブマスク）と、第１メインマスク７３（メインマスク）と、を含んでいる。第２マスク７６は、第２サブマスク７７と、第２メインマスク７８と、を含んでいる。マスク配置工程は、各サブマスク７２，７７を配置するサブマスク配置工程と、各メインマスク７３，７８を配置するメインマスク配置工程と、を備えている。 In the mask arrangement step, the first mask 71 is arranged on the first main surface of the wafer 60, and the second mask 76 is arranged on the second main surface opposite to the first main surface of the wafer 60. The first mask 71 includes a first submask 72 (submask) and a first main mask 73 (main mask). The second mask 76 includes a second submask 77 and a second main mask 78. The mask placement process includes a submask placement process for placing the submasks 72 and 77 and a main mask placement process for placing the main masks 73 and 78.

サブマスク配置工程では、フォトリソグラフィ技術によって図示しないフォトレジスト膜をパターニングすることで、圧電板３０上に各サブマスク７２，７７を配置する。各フォトレジスト膜は、感光性のポリイミド等の樹脂材料により形成されている。各サブマスク７２，７７は、少なくとも振動腕部３１，３２の表面を避けた領域に配置される。本実施形態において、各サブマスク７２，７７は、基部３３の表面を被覆するようにパターニングされて配置されている。厚さ方向Ｔにおいて、第１サブマスク７２の外側の面は、重り金属膜５０の外側の端面よりも外側に位置するように形成されている。第２サブマスク７７には、マウント電極４３，４４（電極膜）を露出させる開口部７７ａ（避け部）が形成されている。
なお、各サブマスク７２，７７は、それぞれが基部３３の各主面上にのみ配置されてもよいし、各サブマスク７２，７７が一体となって基部３３の側面を含む表面全体に配置されてもよい。また、各サブマスク７２，７７は、基部３３から連結部６１上に亘って配置されてもよい。 In the submask placement step, the submasks 72 and 77 are placed on the piezoelectric plate 30 by patterning a photoresist film (not shown) by photolithography. Each photoresist film is formed of a resin material such as photosensitive polyimide. Each of the submasks 72 and 77 is disposed in a region that avoids at least the surfaces of the vibrating arm portions 31 and 32. In the present embodiment, the submasks 72 and 77 are arranged by being patterned so as to cover the surface of the base portion 33. In the thickness direction T, the outer surface of the first submask 72 is formed so as to be located outside the outer end surface of the weight metal film 50. In the second submask 77, an opening 77a (avoidance portion) for exposing the mount electrodes 43 and 44 (electrode film) is formed.
Each of the submasks 72 and 77 may be disposed only on each main surface of the base portion 33, or may be disposed on the entire surface including the side surface of the base portion 33 as a single unit. Good. Further, each of the submasks 72 and 77 may be arranged from the base portion 33 to the connecting portion 61.

メインマスク配置工程では、例えばＳＵＳやチタン等により形成された各メインマスク７３，７８を圧電板３０上に配置する。具体的に、メインマスク配置工程では、まず図示しないチャンバ内の治具に、各サブマスク７２，７７が配置されたウエハ６０をセットする。続いて、第１メインマスク７３を、ウエハ６０上の第１サブマスク７２に対して圧電板３０とは反対側に配置する。このとき、第１メインマスク７３は、第１サブマスク７２に対して重ねて配置されてもよいし、第１サブマスク７２に対して隙間をあけて配置されてもよい。第１メインマスク７３は、ウエハ６０を第１主面側から覆っている。第１メインマスク７３には、重り金属膜５０のうちトリミングすべき領域（以下、トリミング領域Ｒという）に対応する部分に開口部７３ａが形成されている。開口部７３ａは、ウエハ６０上で幅方向Ｗに並んだ各圧電振動片３のうち重り金属膜５０のトリミング領域Ｒに対応する部分をまとめて露出させている。本実施形態では、重り金属膜５０のうち、基端部が第１メインマスク７３により覆われ、先端部がトリミング領域Ｒとして開口部７３ａを通して露出している。 In the main mask arrangement process, the main masks 73 and 78 formed of, for example, SUS or titanium are arranged on the piezoelectric plate 30. Specifically, in the main mask placement step, first, the wafer 60 on which the submasks 72 and 77 are placed is set on a jig in a chamber (not shown). Subsequently, the first main mask 73 is disposed on the opposite side of the piezoelectric plate 30 with respect to the first submask 72 on the wafer 60. At this time, the first main mask 73 may be disposed so as to overlap the first submask 72 or may be disposed with a gap with respect to the first submask 72. The first main mask 73 covers the wafer 60 from the first main surface side. In the first main mask 73, an opening 73a is formed in a portion of the weight metal film 50 corresponding to a region to be trimmed (hereinafter referred to as trimming region R). The opening 73 a collectively exposes portions corresponding to the trimming region R of the weight metal film 50 among the piezoelectric vibrating reeds 3 arranged in the width direction W on the wafer 60. In the present embodiment, the base end portion of the weight metal film 50 is covered with the first main mask 73 and the tip end portion is exposed as a trimming region R through the opening 73a.

また、第２メインマスク７８を、ウエハ６０上の第２サブマスク７７に対して圧電板３０とは反対側に配置する。このとき、第２メインマスク７８は、第２サブマスク７７に対して重ねて配置されてもよいし、第２サブマスク７７に対して隙間をあけて配置されてもよい。第２メインマスク７８は、ウエハ６０を第２主面側から覆っている。第２メインマスク７８のうち、第２サブマスク７７の開口部７７ａに対応する位置には、開口部７８ａ（避け部）が形成されている。したがって、第２マスク７６（第２サブマスク７７および第２メインマスク７８）は、開口部７７ａ，７８ａを通してマウント電極４３，４４を露出させている。 The second main mask 78 is disposed on the opposite side of the piezoelectric plate 30 with respect to the second submask 77 on the wafer 60. At this time, the second main mask 78 may be disposed so as to overlap the second submask 77, or may be disposed with a gap with respect to the second submask 77. The second main mask 78 covers the wafer 60 from the second main surface side. An opening 78 a (avoidance portion) is formed in the second main mask 78 at a position corresponding to the opening 77 a of the second submask 77. Therefore, the second mask 76 (the second submask 77 and the second main mask 78) exposes the mount electrodes 43 and 44 through the openings 77a and 78a.

続いて、チャンバ内にセットされたウエハ６０に対してイオンミリングを行う（トリミング工程）。具体的には、チャンバ内を減圧するとともに、チャンバ内にアルゴン等のプロセスガスを導入する。この状態で加速電圧を印加すると、イオン化したプロセスガスが第１メインマスク７３の開口部７３ａを通して重り金属膜５０のトリミング領域Ｒに衝突する。これにより、トリミング領域Ｒの重り金属膜５０が表層部分から弾き飛ばされ、重り金属膜５０に上述した凹部５１が形成される。そして、重り金属膜５０がトリミングされ、振動腕部３１，３２の質量が変化することで振動腕部３１，３２の周波数（圧電振動片３の周波数）が変化する。なお、トリミング工程でのトリミング量は、予めウエハ６０に形成された全ての圧電振動片３の周波数を測定し、測定された周波数と予め定められた目標周波数との差に応じて決定する。この場合、トリミング量は、重り金属膜５０が厚さ方向Ｔで貫通しない深さに設定される。また、トリミング領域Ｒから弾き飛ばされた重り金属膜５０の粒子は、主に第１メインマスク７３の開口部７３ａを通してウエハ６０から離脱する。 Subsequently, ion milling is performed on the wafer 60 set in the chamber (trimming process). Specifically, the pressure in the chamber is reduced and a process gas such as argon is introduced into the chamber. When an acceleration voltage is applied in this state, the ionized process gas collides with the trimming region R of the weight metal film 50 through the opening 73a of the first main mask 73. As a result, the weight metal film 50 in the trimming region R is blown off from the surface layer portion, and the above-described recess 51 is formed in the weight metal film 50. Then, the weight metal film 50 is trimmed, and the mass of the vibrating arm portions 31 and 32 changes, whereby the frequency of the vibrating arm portions 31 and 32 (the frequency of the piezoelectric vibrating piece 3) changes. The trimming amount in the trimming step is determined according to the difference between the measured frequency and a predetermined target frequency by measuring the frequencies of all the piezoelectric vibrating reeds 3 formed on the wafer 60 in advance. In this case, the trimming amount is set to a depth at which the weight metal film 50 does not penetrate in the thickness direction T. Further, the particles of the weight metal film 50 blown off from the trimming region R are detached from the wafer 60 mainly through the opening 73 a of the first main mask 73.

続いて、振動腕部３１，３２の振動の周波数を測定する測定器を用いて、振動腕部３１，３２の振動の周波数を再測定する（測定工程）。具体的には、測定器の一対のプローブを、第２マスク７６の開口部７７ａ，７８ａ内に挿入し、マウント電極４３，４４に押し当てる。これにより、ウエハ６０上に第１マスク７１および第２マスク７６を配置した状態で、測定器のプローブとマウント電極４３，４４とを電気的に接続させることができる。この状態で、マウント電極４３，４４を介して励振電極４１，４２に電圧を印加して振動腕部３１，３２を振動させて、振動の周波数を測定する。 Subsequently, the frequency of vibration of the vibrating arm portions 31 and 32 is measured again using a measuring instrument that measures the frequency of vibration of the vibrating arm portions 31 and 32 (measurement step). Specifically, a pair of probes of the measuring instrument is inserted into the openings 77 a and 78 a of the second mask 76 and pressed against the mount electrodes 43 and 44. Accordingly, the probe of the measuring instrument and the mount electrodes 43 and 44 can be electrically connected in a state where the first mask 71 and the second mask 76 are arranged on the wafer 60. In this state, a voltage is applied to the excitation electrodes 41 and 42 via the mount electrodes 43 and 44 to vibrate the vibrating arm portions 31 and 32, and the vibration frequency is measured.

測定工程の後、ウエハ６０の連結部６１を切断して各圧電振動片３をウエハ６０から切り離す個片化工程を行う。これにより、１枚のウエハ６０から、圧電振動片３を一度に複数製造することができる。 After the measurement process, a singulation process is performed in which the connecting portion 61 of the wafer 60 is cut to separate the piezoelectric vibrating reeds 3 from the wafer 60. Thereby, a plurality of piezoelectric vibrating reeds 3 can be manufactured at one time from one wafer 60.

次に、パッケージ本体５の電極パッド２０Ａ，２０Ｂ上に導電性接着剤を塗布した後、各導電性接着剤に圧電振動片３の基部３３を載置する。その後、圧電振動片３が載置されたパッケージ本体５をベークし、導電性接着剤を乾燥させる。これにより、圧電振動片３がパッケージ本体５に実装される。 Next, after applying a conductive adhesive on the electrode pads 20A and 20B of the package body 5, the base 33 of the piezoelectric vibrating piece 3 is placed on each conductive adhesive. Thereafter, the package body 5 on which the piezoelectric vibrating piece 3 is placed is baked, and the conductive adhesive is dried. Thereby, the piezoelectric vibrating piece 3 is mounted on the package body 5.

続いて、パッケージ本体５に実装された圧電振動片３に対して共振周波数を微調整する周波数微調整工程を行う。本実施形態の周波数微調整工程は、イオンミリングやレーザビームの照射により重り金属膜５０をトリミングする。このとき、周波数微調整工程では、周波数粗調整工程に比べて、例えば単位時間当たりの重り金属膜５０のトリミング量を小さく設定する。これにより、圧電振動片３の周波数を、公称周波数の所定範囲内に収まるように微調整することができる。周波数微調整工程でのトリミング量は、測定工程において測定された周波数と予め定められた目標周波数との差に応じて決定する。この場合、トリミング量は、重り金属膜５０が厚さ方向Ｔで貫通しない深さに設定される。 Subsequently, a frequency fine adjustment process for finely adjusting the resonance frequency is performed on the piezoelectric vibrating reed 3 mounted on the package body 5. In the frequency fine adjustment process of the present embodiment, the weight metal film 50 is trimmed by ion milling or laser beam irradiation. At this time, in the fine frequency adjustment step, for example, the trimming amount of the weight metal film 50 per unit time is set smaller than in the rough frequency adjustment step. Thereby, the frequency of the piezoelectric vibrating piece 3 can be finely adjusted so as to be within a predetermined range of the nominal frequency. The trimming amount in the frequency fine adjustment process is determined according to the difference between the frequency measured in the measurement process and a predetermined target frequency. In this case, the trimming amount is set to a depth at which the weight metal film 50 does not penetrate in the thickness direction T.

その後、パッケージ本体５のシールリング１２に封口板６を接合し、パッケージ本体５を封止して、パッケージ２とする。なお、封口板６の接合方法としては、例えばローラ電極を接触させることによるシーム溶接や、レーザ溶接、超音波溶接等が挙げられる。また、封口板６とシールリング１２との溶接をより確実なものとするため、互いになじみの良いニッケルや金等の接合層を、少なくとも封口板６の下面と、シールリング１２の上面とにそれぞれ形成することが好ましい。
以上により、本実施形態の圧電振動子１が完成する。 Thereafter, the sealing plate 6 is joined to the seal ring 12 of the package body 5, and the package body 5 is sealed to obtain the package 2. In addition, as a joining method of the sealing board 6, seam welding by making a roller electrode contact, laser welding, ultrasonic welding, etc. are mentioned, for example. Moreover, in order to make the welding of the sealing plate 6 and the seal ring 12 more reliable, a bonding layer such as nickel or gold that is familiar to each other is provided at least on the lower surface of the sealing plate 6 and the upper surface of the seal ring 12. It is preferable to form.
Thus, the piezoelectric vibrator 1 according to this embodiment is completed.

このように、本実施形態によれば、トリミング工程において絶縁材料により形成された第１サブマスク７２を介して第１メインマスク７３を圧電板３０上に配置できる。このため、第１メインマスク７３が金属材料により形成される場合に、第１メインマスク７３が圧電板３０の振動腕部３１，３２上に形成された励振電極４１，４２に接触して励振電極４１，４２が短絡することを防止できる。これにより、重り金属膜５０を除去するために圧電板３０上に第１マスク７１が配置された状態であっても、励振電極４１，４２に電圧を印加して振動腕部３１，３２を振動させることが可能となり、圧電振動片３の周波数の測定を行うことができる。したがって、圧電振動片３の周波数の測定を行う際に第１マスク７１を圧電板３０から退避させる必要がなくなり、製造効率の向上を図ることができるとともに、周波数を高精度に調整でき、振動特性に優れた圧電振動片３を製造できる。 Thus, according to the present embodiment, the first main mask 73 can be disposed on the piezoelectric plate 30 via the first submask 72 formed of an insulating material in the trimming process. For this reason, when the first main mask 73 is formed of a metal material, the first main mask 73 comes into contact with the excitation electrodes 41 and 42 formed on the vibrating arm portions 31 and 32 of the piezoelectric plate 30 and the excitation electrode. 41 and 42 can be prevented from short-circuiting. As a result, even when the first mask 71 is disposed on the piezoelectric plate 30 in order to remove the weight metal film 50, the vibration arms 31 and 32 are vibrated by applying a voltage to the excitation electrodes 41 and 42. Thus, the frequency of the piezoelectric vibrating piece 3 can be measured. Therefore, when the frequency of the piezoelectric vibrating piece 3 is measured, it is not necessary to retract the first mask 71 from the piezoelectric plate 30, so that the manufacturing efficiency can be improved, the frequency can be adjusted with high accuracy, and the vibration characteristics can be adjusted. Can be manufactured.

また、トリミング工程では、第２マスク７６が圧電板３０を挟んで第１マスク７１とは反対側に配置されるので、イオンミリングにより弾き飛ばされた重り金属膜５０の粒子が、圧電板３０を挟んで第１マスク７１とは反対側に回り込んで圧電板３０に再付着することを防止できる。
さらに、第２マスク７６には、励振電極４１，４２に接続されたマウント電極４３，４４を露出させる開口部７７ａ，７８ａが設けられているため、第１マスク７１および第２マスク７６が圧電板３０上に配置された状態で、測定器のプローブ等をマウント電極４３，４４に接触させて励振電極４１，４２と導通させることができる。これにより、圧電振動片３の周波数の測定を行う際に、第１マスク７１および第２マスク７６を圧電板３０から退避させる必要がなくなり、製造効率の低下を防止できる。 In the trimming step, the second mask 76 is disposed on the opposite side of the first mask 71 with the piezoelectric plate 30 interposed therebetween, so that the particles of the weight metal film 50 blown off by the ion milling cause the piezoelectric plate 30 to move. It is possible to prevent re-adhering to the piezoelectric plate 30 around the opposite side of the first mask 71 by sandwiching the first mask 71.
Further, since the second mask 76 is provided with openings 77a and 78a that expose the mount electrodes 43 and 44 connected to the excitation electrodes 41 and 42, the first mask 71 and the second mask 76 are piezoelectric plates. The probe of the measuring instrument or the like can be brought into contact with the excitation electrodes 41 and 42 by being brought into contact with the mount electrodes 43 and 44 in a state of being disposed on the electrode 30. This eliminates the need to retract the first mask 71 and the second mask 76 from the piezoelectric plate 30 when measuring the frequency of the piezoelectric vibrating piece 3, thereby preventing a reduction in manufacturing efficiency.

また、第２マスク７６に開口部７７ａ，７８ａを設けることで、仮に第１マスクに開口部を設ける場合に比べて開口部を通した圧電板３０への金属膜の粒子の再付着を抑制できるとともに、開口部のレイアウト性を向上できる。
また、各サブマスク７２，７７は、振動腕部３１，３２の表面を避けた領域に配置されるため、各サブマスク７２，７７が振動腕部３１，３２に接触することにより振動腕部３１，３２の振動を阻害することを防止できる。 Further, by providing the openings 77a and 78a in the second mask 76, reattachment of the metal film particles to the piezoelectric plate 30 through the openings can be suppressed as compared with the case where the openings are provided in the first mask. In addition, the layout of the opening can be improved.
In addition, since each of the sub masks 72 and 77 is disposed in a region avoiding the surface of the vibrating arm portions 31 and 32, the vibrating arm portions 31 and 32 come into contact with each of the sub masks 72 and 77 in contact with the vibrating arm portions 31 and 32. It is possible to prevent obstructing the vibrations.

なお、測定工程の後、周波数微調整工程の前に再度トリミング工程を行っても構わない。この場合、本実施形態では、第１マスク７１を配置したまま測定工程を行うことができるので、測定工程における測定結果に応じて、例えば第１マスク７１を配置したまま再度トリミング工程を行う等により、製造効率の低下を防止しつつ、より高精度に圧電振動片３の周波数を調整することができる。 Note that the trimming step may be performed again after the measurement step and before the frequency fine adjustment step. In this case, in this embodiment, since the measurement process can be performed with the first mask 71 disposed, the trimming process is performed again with the first mask 71 disposed, for example, according to the measurement result in the measurement process. Thus, it is possible to adjust the frequency of the piezoelectric vibrating reed 3 with higher accuracy while preventing a decrease in manufacturing efficiency.

また、上記実施形態では、トリミング工程での重り金属膜５０のトリミング量を、予め圧電振動片３の周波数を測定した上で決定していた。しかしながらこれに限定されず、トリミング工程は、圧電振動片３の周波数を測定しながら行ってもよい。この方法によれば、圧電振動片３の周波数を測定しながら重り金属膜５０を除去できるので、圧電振動片３の周波数を所望の周波数に対してより高精度に調整することができる。 In the above embodiment, the trimming amount of the weight metal film 50 in the trimming step is determined after measuring the frequency of the piezoelectric vibrating piece 3 in advance. However, the present invention is not limited to this, and the trimming step may be performed while measuring the frequency of the piezoelectric vibrating piece 3. According to this method, since the weight metal film 50 can be removed while measuring the frequency of the piezoelectric vibrating piece 3, the frequency of the piezoelectric vibrating piece 3 can be adjusted with high accuracy with respect to a desired frequency.

なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記実施形態においては、第２マスク７６の開口部７７ａ，７８ａは、マウント電極４３，４４を露出させているが、これに限定されず、引出電極４５，４６を露出させてもよい。また、連結部６１上にマウント電極４３，４４と電気的に接続された電極を形成し、第２マスク７６の開口部７７ａ，７８ａを通して前記電極を露出させてもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment described with reference to the drawings, and various modifications can be considered within the technical scope thereof.
For example, in the above-described embodiment, the openings 77a and 78a of the second mask 76 expose the mount electrodes 43 and 44. However, the present invention is not limited to this, and the extraction electrodes 45 and 46 may be exposed. In addition, an electrode electrically connected to the mount electrodes 43 and 44 may be formed on the connecting portion 61 and the electrode may be exposed through the openings 77 a and 78 a of the second mask 76.

また、上記実施形態においては、第１サブマスク７２と第１メインマスク７３とが別体で形成されているが、これに限定されず、第１サブマスクと第１メインマスクとが一体に形成されていてもよい。この場合には、第１サブマスクを第１メインマスク上にフォトリソグラフィ技術等によって形成し、マスク配置工程においてこれら第１サブマスクおよび第１メインマスクが一体化した第１マスクをウエハ６０上に配置する。第２マスク７６についても同様である。 Moreover, in the said embodiment, although the 1st submask 72 and the 1st main mask 73 are formed in the different body, it is not limited to this, The 1st submask and the 1st main mask are formed integrally. May be. In this case, the first submask is formed on the first main mask by a photolithography technique or the like, and the first mask in which the first submask and the first main mask are integrated is arranged on the wafer 60 in the mask arranging step. . The same applies to the second mask 76.

また、上記実施形態では、周波数粗調整工程において、イオンミリングによって重り金属膜５０を除去しているが、これに限定されず、レーザビーム等によって重り金属膜５０を除去してもよい。
また、上記実施形態の周波数微調整工程において、周波数粗調整工程と同様に、第１マスク７１を用いて重り金属膜５０を除去してもよい。この場合には、圧電振動片３がパッケージ本体５に実装された状態となっているため、上述のように第１サブマスクおよび第１メインマスクが一体化した第１マスクを用いることが望ましい。
また、第２マスクを樹脂材料からなる薄板により形成してもよい。 In the above embodiment, the weight metal film 50 is removed by ion milling in the frequency coarse adjustment step. However, the present invention is not limited to this, and the weight metal film 50 may be removed by a laser beam or the like.
In the fine frequency adjustment process of the above embodiment, the weight metal film 50 may be removed using the first mask 71 as in the rough frequency adjustment process. In this case, since the piezoelectric vibrating piece 3 is mounted on the package body 5, it is desirable to use the first mask in which the first submask and the first main mask are integrated as described above.
Further, the second mask may be formed of a thin plate made of a resin material.

また、上記実施形態では、圧電振動片として、いわゆる音叉型の振動片を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。圧電振動片は、基部から延びる一対の支持腕部が一対の振動腕部の幅方向Ｗの両側に配置された、いわゆるサイドアーム型の振動片や、基部から延びる１つの支持腕部が一対の振動腕部の間に配置された、いわゆるセンターアーム型の振動片であってもよい。 In the above embodiment, a so-called tuning fork type vibration piece is described as an example of the piezoelectric vibration piece. However, the present invention is not limited to this. The piezoelectric vibrating piece includes a pair of supporting arm portions extending from the base portion on both sides in the width direction W of the pair of vibrating arm portions, a so-called side arm type vibrating piece, and a pair of supporting arm portions extending from the base portion. A so-called center arm type vibration piece arranged between the vibrating arm portions may be used.

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。 In addition, it is possible to appropriately replace the components in the above-described embodiments with known components without departing from the spirit of the present invention.

３…圧電振動片３０…圧電板３１，３２…振動腕部４１，４２…励振電極４３，４４…マウント電極（電極膜）５０…重り金属膜７１…第１マスク７２…第１サブマスク（サブマスク）７３…第１メインマスク（メインマスク）７３ａ…開口部７６…第２マスク７７ａ，７８ａ…開口部（避け部） DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Piezoelectric vibrating piece 30 ... Piezoelectric plate 31, 32 ... Vibrating arm part 41, 42 ... Excitation electrode 43, 44 ... Mount electrode (electrode film) 50 ... Weight metal film 71 ... 1st mask 72 ... 1st submask (submask) 73 ... 1st main mask (main mask) 73a ... Opening part 76 ... 2nd mask 77a, 78a ... Opening part (avoidance part)

Claims

A piezoelectric plate having a pair of vibrating arms, formed on the pair of vibrating arms, an excitation electrode that vibrates the vibrating arms when a voltage is applied, and formed on the pair of vibrating arms A method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece provided with a weight metal film for frequency adjustment,
A trimming step of removing the weight metal film through the opening using a first mask having an opening in a portion corresponding to the weight metal film forming region of the piezoelectric plate;
The first mask is
A submask formed of an insulating material and disposed on the piezoelectric plate;
A main mask disposed on the opposite side of the piezoelectric plate from the sub mask;
Have
In the trimming step, ion milling is performed on the weight metal film in a state where the second mask is disposed on the side opposite to the first mask side with the piezoelectric plate interposed therebetween,
The second mask has an avoiding portion that covers the piezoelectric vibrating piece and exposes the electrode film connected to the excitation electrode.
A method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece.

After the trimming step, the measuring step of measuring the frequency of vibration of the pair of vibrating arms,
The method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece according to claim 1 .

The trimming step is performed while measuring the frequency of the pair of vibrating arms.
Manufacturing method of a piezoelectric vibrating element according to claim 1 or 2, characterized in that.