JP7071772B2 - How to adjust the frequency of the crystal device - Google Patents
How to adjust the frequency of the crystal device Download PDFInfo
- Publication number
- JP7071772B2 JP7071772B2 JP2021163869A JP2021163869A JP7071772B2 JP 7071772 B2 JP7071772 B2 JP 7071772B2 JP 2021163869 A JP2021163869 A JP 2021163869A JP 2021163869 A JP2021163869 A JP 2021163869A JP 7071772 B2 JP7071772 B2 JP 7071772B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- frequency
- case
- metal film
- mass
- 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.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Description
本発明は、周波数の微調整が可能な調整領域を備えた水晶デバイスの周波数調整方法に関するものである。 The present invention relates to a frequency adjusting method for a quartz device provided with an adjusting region capable of finely adjusting the frequency.
水晶デバイスにあっては、目標とする発振周波数が得られるように、設計時において各部の寸法や励振電極パターンなどが設定される。ただし、このような設計値に基づいて製造されていても、製造条件や周囲環境によって目標値からずれる場合があるため、製造の最終段階で周波数の調整が行われている。 For quartz devices, the dimensions and excitation electrode patterns of each part are set at the time of design so that the target oscillation frequency can be obtained. However, even if the product is manufactured based on such a design value, the frequency may be adjusted at the final stage of the manufacturing because the target value may be deviated depending on the manufacturing conditions and the surrounding environment.
音叉型の水晶デバイスの発振周波数は、振動腕の先端部の重さを変えることによって調整を行っている(特許文献1、2)。このような調整方法としては、振動腕の先端部に金属膜を蒸着することによって徐々に重くしながら周波数を下げる方向で調整する方法と、振動腕の先端部をレーザビームやイオンビームなどで削り取るようにして軽くしながら周波数を上げる方向で調整する方法とがある。特に小型の水晶デバイスにあっては、調整位置の精度が出しやすいことから、レーザビームを用いた調整方法が広く用いられている。 The oscillation frequency of the tuning fork type crystal device is adjusted by changing the weight of the tip of the vibrating arm (Patent Documents 1 and 2). Such adjustment methods include a method of adjusting in a direction of lowering the frequency while gradually increasing the weight by depositing a metal film on the tip of the vibrating arm, and a method of scraping off the tip of the vibrating arm with a laser beam or an ion beam. There is a method of adjusting in the direction of increasing the frequency while making it lighter. Particularly in a small crystal device, an adjustment method using a laser beam is widely used because the accuracy of the adjustment position can be easily obtained.
また、水晶デバイスの多くは、外部端子からキャビティ内部に繋がるリード電極を持つセラミックパッケージに導電性の接着剤で水晶振動素子を搭載した後、レーザビームやイオンビームによって最終となる周波数調整を行い、その後、金属リッド等の蓋体で真空封止することによって完成している。 In many crystal devices, a crystal vibration element is mounted on a ceramic package with a lead electrode that connects from an external terminal to the inside of the cavity with a conductive adhesive, and then the final frequency adjustment is performed using a laser beam or ion beam. After that, it is completed by vacuum sealing with a lid such as a metal lid.
このように、蓋体によって水晶振動素子を真空封止する前に周波数調整を行う方法に対して、特許文献3に開示されているように、水晶振動素子を真空封止した後に、蓋体等の外側からレーザビームを照射することによって最終的な周波数調整を行う方法が知られている。 As described in Patent Document 3, the method of adjusting the frequency before vacuum-sealing the crystal vibrating element with the lid is described as follows, after the crystal vibrating element is vacuum-sealed, the lid or the like. A method of performing final frequency adjustment by irradiating a laser beam from the outside of the is known.
水晶デバイスの周波数調整前における発振バラツキは、水晶振動片の形状加工の寸法ズレに起因するものが多い。これは、小型化に伴って、相対的に寸法ズレの影響が大きくなり、それによって周波数のバラツキが大きくなってしまうからである。周波数調整量は、小型のものほど大きくなるという傾向があることから初期段階の周波数調整はレーザ等のビーム照射によって行うことが多い。 Oscillation variations before frequency adjustment of a crystal device are often caused by dimensional deviations in the shape processing of crystal vibration pieces. This is because, as the size is reduced, the influence of the dimensional deviation becomes relatively large, and as a result, the frequency variation becomes large. Since the frequency adjustment amount tends to be larger as the size is smaller, the frequency adjustment in the initial stage is often performed by beam irradiation such as a laser.
従来の水晶デバイスの製造工程にあっては、高真空の封止装置内でセラミック等のパッケージ内に収容された水晶振動素子の所定位置にレーザビーム又はイオンビームを照射することによって周波数調整を行う。その後、ろう材等を介して金属リッドをパッケージ上に被せ、前記ろう材を電子ビームによって溶融することによって水晶デバイスを真空封止している。 In the conventional manufacturing process of a quartz device, frequency adjustment is performed by irradiating a predetermined position of a quartz vibrating element housed in a package such as ceramic with a laser beam or an ion beam in a high vacuum sealing device. .. After that, a metal lid is placed on the package via a brazing material or the like, and the brazing material is melted by an electron beam to vacuum-seal the quartz device.
しかしながら、上記方法では、真空中で調整した周波数がその後に行われる封止工程において発生する熱やガスなどの影響によって変動する場合がある。このため、周波数オフセットを実施したとしても、水晶振動素子の個体差や封止時における外部環境の変化によって、封止前と封止後との間で周波数値に差が生じてしまうこととなる。これによって、水晶デバイスの最終的な周波数値にバラツキが生じるなどして製品歩留まりの低下を引き起こすといった問題が生じていた。 However, in the above method, the frequency adjusted in vacuum may fluctuate due to the influence of heat, gas, etc. generated in the subsequent sealing step. Therefore, even if frequency offset is performed, the frequency value will differ between before and after sealing due to individual differences in the crystal vibrating element and changes in the external environment during sealing. .. As a result, there has been a problem that the final frequency value of the quartz device varies and the product yield is lowered.
この点、特許文献3に開示されているように、水晶振動素子が封止された蓋体の外側からレーザビームを照射する方法にあっては、最終製品となる水晶デバイスに対して調整を行うため、最終的なバラツキを抑えることが可能となっている。しかしながら、封止された水晶振動素子が外部から視認できないため、赤外線等によってレーザビームを照射する位置を正確に検出させる必要があり、そのための制御や工程が必要になるといった問題があった。また、特許文献3では、蓋体側がレーザビームの照射面、パッケージ側が測定用のプローブを当てる外部電極面となるため、レーザビームを照射させながら周波数調整を行うのが煩雑であった。 In this regard, as disclosed in Patent Document 3, in the method of irradiating the laser beam from the outside of the lid in which the crystal vibrating element is sealed, adjustment is performed for the crystal device as the final product. Therefore, it is possible to suppress the final variation. However, since the sealed crystal vibration element cannot be visually recognized from the outside, it is necessary to accurately detect the position where the laser beam is irradiated by infrared rays or the like, and there is a problem that control and a process for that purpose are required. Further, in Patent Document 3, since the lid side is the irradiation surface of the laser beam and the package side is the external electrode surface to which the probe for measurement is applied, it is complicated to adjust the frequency while irradiating the laser beam.
そこで、本発明の目的は、外部電極により遮蔽される第1領域と、遮蔽されない第2領域とを有する質量調整金属膜に対して、少なくとも前記第2領域に周波数微調整痕の形成を可能とすることで、絶縁不良等が生じることなく周波数の微調整が可能となり、良好な歩留りを得ることのできる水晶デバイスの周波数調整方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to enable the formation of frequency fine adjustment marks in at least the second region of a mass-adjusting metal film having a first region shielded by an external electrode and a second region not shielded. By doing so, it is possible to finely adjust the frequency without causing insulation failure or the like, and it is an object of the present invention to provide a frequency adjustment method for a crystal device capable of obtaining a good yield.
上記課題を解決するために、本発明の水晶デバイスの周波数調整方法は、振動片ウェハに複数の水晶振動片が形成され、各水晶振動片の第1の平面に設けられた質量調整金属膜にビームを照射して周波数を粗調整する工程と、前記各水晶振動片が粗調整された前記振動片ウェハを一対のケースウェハで両側から挟み込み、前記各水晶振動片をケース内に気密封止する工程と、前記各水晶振動片の第1の平面と対向する一方の前記ケースウェハの外表面に、前記各水晶振動片と電気的に接続する外部電極を前記ケースごとに形成する工程と、前記一対のケースウェハのうち、前記外部電極が形成された一方のケースウェハとは異なる他方のケースウェハの外表面にダイシングテープを貼付し、前記一対のケースウェハを前記ケースごとにダイシングする工程と、ダイシングされたそれぞれの前記ケースの前記外表面側から、前記ケースウェハの外表面にダイシングテープを貼付したままの状態で、前記粗調整された前記質量調整金属膜にビームを照射して周波数を微調整する工程と、を備える。 In order to solve the above problems, in the frequency adjusting method of the crystal device of the present invention, a plurality of crystal vibrating pieces are formed on the vibrating piece wafer, and a mass adjusting metal film provided on the first plane of each crystal vibrating piece is formed. The step of irradiating a beam to roughly adjust the frequency and the vibrating piece wafer in which each crystal vibrating piece is roughly adjusted is sandwiched between a pair of case wafers from both sides, and each crystal vibrating piece is hermetically sealed in the case. A step of forming an external electrode electrically connected to each of the crystal vibrating pieces on the outer surface of the case wafer facing the first plane of each of the crystal vibrating pieces for each case. A step of attaching a dicing tape to the outer surface of the other case wafer different from the one case wafer on which the external electrode is formed among the pair of case wafers, and dicing the pair of case wafers for each case. From the outer surface side of each of the diced cases , the coarsely adjusted mass-adjusted metal film is irradiated with a beam while the dicing tape is still attached to the outer surface of the case wafer. It includes a step of finely adjusting the frequency.
本発明の水晶デバイスの周波数調整方法によれば、外部電極により遮蔽される第1領域と、遮蔽されない第2領域とを有する質量調整金属膜に対して、少なくとも前記第2領域に周波数微調整痕の形成を可能とすることで、絶縁不良等が生じることなく周波数の微調整が可能となり、良好な歩留りが得られる。 According to the frequency adjustment method of the crystal device of the present invention, the frequency fine adjustment mark is at least in the second region with respect to the mass adjusting metal film having the first region shielded by the external electrode and the second region not shielded. By making it possible to form the frequency, it is possible to finely adjust the frequency without causing insulation defects and the like, and a good yield can be obtained.
本発明の水晶デバイスの周波数調整方法によれば、ケースウェハによって封止する前の振動片ウェハに対して粗調整を行う工程の後に、ケースウェハによって封止された振動片ウェハに対して微調整を行う工程を有している。これによって、振動片ウェハが封止される際の影響が及ぶことがないので、最終的な周波数の微調整を精密に行うことができる。 According to the frequency adjustment method of the crystal device of the present invention, after the step of performing rough adjustment on the vibrating piece wafer before being sealed by the case wafer, fine adjustment is made on the vibrating piece wafer sealed by the case wafer. Has a process of performing. As a result, since the vibrating piece wafer is not affected when it is sealed, the final frequency can be finely adjusted precisely.
以下、本発明の水晶デバイスの実施形態について説明する。図1(a)は2つの外部電極20a,20bを有する水晶デバイス10a、図1(b)は4つの外部電極20a~20dを有する水晶デバイス10bを示したものである。この水晶デバイス10a,10bは、外部電極20の数だけが異なるものであり、それぞれ水晶振動片11と、この水晶振動片11を両面側から挟み込む一対のケース部材を備えたウェハレベルパッケージ(WLP)によって形成されている。前記ケース部材は、少なくとも一部が透明となっている。本実施形態では前記ケース部材の少なくとも一方が水晶によって形成されている。なお、2端子はリッドシールドパターンが繋がるGND端子はない。
Hereinafter, embodiments of the crystal device of the present invention will be described. FIG. 1A shows a
図2(a)は図1(a)における水晶デバイス10aの平面図、図2(b)は図1(b)における水晶デバイス10bの平面図を示したものである。また中段の水晶振動片11は、10a,10bとも同じ構造となっているので、以下、同一符号を付して説明する。この水晶振動片11は、振動本体部13と、この振動本体部13を支持するフレーム部14とによって形成されている。また、前記ケース12は、図2(c)に示すように、前記振動本体部13をフリーに収容するキャビティ15を有して水晶振動片11のフレーム部14に密着している。
2A shows a plan view of the
前記振動本体部13は、図2(a),(b)に示したように、基部17と、基部17から延びる一対の振動腕18とによって形成されている。前記基部17は、一端から延びる接続部19を介してフレーム部14の内側一端に接続されている。前記一対の振動腕18は、前記基部17の接続部19が延びる方向と反対側の側面から平行して延びている。前記一対の振動腕18は左右対称形となっている。
As shown in FIGS. 2A and 2B, the vibration
前記一対の振動腕18は、それぞれ基部17から延びる第1幅W1を有する第1振動部21と、第1幅W1より幅広の第2幅W2を有する第2振動部22とによって一体形成されている。前記第1振動部21には、長手方向に沿って一又は複数の溝部23が設けられ、この溝部23の壁面に沿って励振電極(図示せず)が形成されている。前記第2振動部22は、周波数調整用の錘部として設けられているものであり、表面に質量調整金属膜25が形成されている。この質量調整金属膜25は、その一部をビーム照射によって除去することで、第2振動部22の質量を調整するものであり、図3に示すように、粗調整用の第1領域E1と、微調整用の第2領域E2とが設定されている。第1領域E1は水晶振動片11をケース12によって封止する前の工程で、目標とする周波数に大まかに近づくように調整するための領域である。第2領域E2はケース12で封止した後の工程で、製品保証の範囲内となる周波数に合わせ込むように最終調整するための領域である。
The pair of vibrating
図3に示したように、前記第1領域E1は、一部が所定の外部電極20によって遮蔽される領域を有し、前記第2領域E2は、所定の外部電極20により遮蔽されない領域を有している。この第2領域E2には少なくともビーム照射によって除去される周波数微調整痕26が形成される。この周波数微調整痕26は、調整される周波数の範囲に応じて水晶デバイスごとに異なる。
As shown in FIG. 3, the first region E1 has a region partially shielded by the predetermined
図4に示すように、前記周波数微調整痕26は、第1振動部21及び所定の外部電極20との関係において規定されており、第1振動部21を基準とした場合、図4(a),(b)の第1振動部21に形成されている溝部23の端部23aから少なくとも第1の所定距離L1だけ離れた位置に設けられる。また、所定の外部電極20を基準とした場合、図4(a)では外部電極20aの端部20a1から少なくとも第2の所定距離L2だけ離れた位置に設けられ、図4(b)では外部電極20a,20cのそれぞれの端部20a1,20c1から少なくとも第2の所定距離L2だけ離れた位置に設けられる。
As shown in FIG. 4, the frequency
本発明の一実施形態では、図4に示したように、第1の所定距離L1を40μmに設定し、第2の所定距離L2を20μmに設定した。これは、2mm角×0.5mmtの体積以下の超小型の水晶デバイスを想定したものであり、内蔵する水晶振動片の第2振動部のサイズ、あるいは、蒸着やスパッタリング等の製造工程における位置ずれ等を考慮して決定される。また、周波数調整をビーム照射によって行う場合、封止後の周波数調整領域である第2領域E2にビームが照射されると、この照射によっておよそ20μm程度の金属屑が飛散することが想定される。一方、ビーム照射の位置精度は10μm程度であり、このビームの広がりもφ20μm程度に抑えるのが限界となっている。 In one embodiment of the present invention, as shown in FIG. 4, the first predetermined distance L1 is set to 40 μm and the second predetermined distance L2 is set to 20 μm. This assumes an ultra-small crystal device with a volume of 2 mm square x 0.5 mmt or less, and is the size of the second vibrating part of the built-in crystal vibrating piece, or the misalignment in the manufacturing process such as vapor deposition or sputtering. It is decided in consideration of such things. Further, when the frequency adjustment is performed by beam irradiation, when the beam is irradiated to the second region E2 which is the frequency adjustment region after sealing, it is assumed that about 20 μm of metal scraps are scattered by this irradiation. On the other hand, the position accuracy of the beam irradiation is about 10 μm, and the spread of this beam is limited to about φ20 μm.
上記本実施形態で規定した第1の所定距離L1及び第2の所定距離L2は、ビーム照射による金属屑の飛散距離を考慮して規定されている。ここで、想定される金属屑の飛散状態を図4(b)の外部電極20a近辺を拡大した図5(a)及び図5(b)に基づいて説明する。図5(a)は周波数微調整痕26が第1の所定距離L1及び第2の所定距離L2として規定されている位置に形成される場合の質量調整金属膜25の飛散状態を想定した模式図であり、図5(b)は周波数微調整痕26が第1の所定距離L1及び第2の所定距離L2で規定されている範囲外に形成される場合の質量調整金属膜25の飛散状態を想定した模式図である。図5(b)に示したように、第1の所定距離L1が上記設定値以下になると、ショート不良箇所36として示されるように、飛散する金属屑35が第1振動部21に形成されている一対の励振電極24の間などに付着してしまい、ショートするなどのおそれがある。また、第2の所定距離L2が上記設定値以下になると、アライメント不良個所37として示されるように、飛散する金属屑35が外部電極20aの裏面側となる透明なケース12aの内側面(図6参照)に付着し、外部から見たときに飛散した前記金属屑35が外部電極20aの一部であるかのように重なった状態で認識されるおそれがある。このため、水晶デバイスの完成検査時において、製品の向きを揃えるための外部電極20aのアライメントを行う際、外部電極の形状が不良として判別されるおそれがあった。
The first predetermined distance L1 and the second predetermined distance L2 defined in the present embodiment are defined in consideration of the scattering distance of metal debris due to beam irradiation. Here, the assumed scattered state of metal debris will be described with reference to FIGS. 5 (a) and 5 (b) in which the vicinity of the
上記問題に対して、図5(a)によれば、周波数微調整痕26が、近接する外部電極20aから第1の所定距離L1及び第2の所定距離L2で規定された範囲内に形成されることで、飛散した金属屑35が第1振動部21に形成されている一対の励振電極24の間などに付着することなく、また、外部電極20aが外部から変形して見えるのを防止することができる。これによって、周波数の微調整を行う際に、ショート等の不具合を防止し、外部電極のアライメントを確実に行うことができる。なお、図5では、外部電極20aを例にして説明したが、他の外部電極20cについても同様である。
In response to the above problem, according to FIG. 5A, the frequency
図6は第2振動部22に形成される質量調整金属膜25の実施形態を断面図で示したものである。ここでは、第2振動部22が第1の平面F1の反対側に第2の平面F2を有し、第2の平面F2は少なくとも質量調整金属膜25の第2領域E2に対応する部分の平面を露出させた構成となっている。なお、前記第1の平面F1及び第2の平面F2は水晶面となっており、質量調整金属膜25は前記水晶面上に被着される励振電極24を介して形成されている。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an embodiment of the mass adjusting
図6(a)に示した実施形態は、外部電極20が形成されているケース12aと対向する第2振動部22の第1の平面F1に質量調整金属膜25を設ける一方、第1の平面F1と反対側の第2の平面F2には質量調整金属膜25を設けず、第2の平面F2全体を露出した構成となっている。これは、第2の平面F2に励振電極24や質量調整金属膜25があると、第1の平面F1から照射したビームBが第2の平面F2から抜ける際に、この抜けた部分の励振電極24や質量調整金属膜25が除去され、除去された金属屑がケース12b内に飛散し、振動腕等に再付着するおそれがある。その結果、周波数の変動やショートなどの不具合を生じる場合がある。これに対し、本実施形態では質量調整金属膜25と対向する第2の平面F2に励振電極24及び質量調整金属膜25が形成されていないため、このような問題が生じることがない。なお、ビームBはケース12aに対して略垂直に照射される。
In the embodiment shown in FIG. 6A, the mass adjusting
図6(b)に示した実施形態は、外部電極20が形成されているケース12aと対向する第2振動部22の第1の平面F1に質量調整金属膜25を設けると共に、第1の平面F1と反対側の第2の平面F2にも質量調整金属膜25を設けた構成となっている。ただし、第2の平面F2には、第1の平面F1から照射されるビームBが貫通する箇所に励振電極24及び質量調整金属膜25が形成されておらず、その部分の第2の平面F2が露出した構成となっている。この実施形態では、周波数の調整幅を広く設定するために、第1の平面F1だけでなく、第2の平面F2にも質量調整金属膜25を形成するものであるが、少なくともビームBが貫通する部分の励振電極24及び質量調整金属膜25を予め除くことで、ケース12b側に飛散する金属屑の量を低減させることができる。
In the embodiment shown in FIG. 6B, the mass adjusting
上記水晶デバイス10a,10bは、大判の集合ウェハから複数一括して生産することができる。図7は図1(a)に示した水晶デバイス10aを複数形成後にダイシングした集合ウェハ30aの平面図であり、図8は図1(b)に示した水晶デバイス10bを複数形成後にダイシングした集合ウェハ30bの平面図である。前記集合ウェハ30a,30bは、振動片ウェハと、この振動片ウェハを挟み込む一対のケースウェハとによって形成されている。
A plurality of the
前記振動片ウェハには、図2に示した水晶振動片11が複数配列形成されている。また、前記ケースウェハには、振動片ウェハに形成されている振動本体部13をフリーに収容するキャビティ15を有するケース12が複数配列形成されている。この実施形態における前記各水晶振動片11は、図6(a)に示したように、外部電極20が形成されているケース12aと対向する第2振動部22の第1の平面F1に質量調整金属膜25を設け、第1の平面F1と反対側の第2の平面F2には質量調整金属膜25を設けない構成となっている。以下、上記集合ウェハ30a,30bによって形成される水晶デバイス10a,10bにおける周波数調整の各工程について説明する。なお、各工程で示す手順等は一例であり、これに限定されるものではない。
A plurality of
第1の工程は、一対のケースウェハによって封止する前の振動片ウェハにおいて、この振動片ウェハに形成されている各水晶振動片11の第2振動部22の少なくとも第1の平面F1の質量調整金属膜25をビーム照射する。このビーム照射によって、質量調整金属膜25を所定量除去することで周波数が粗調整される。この粗調整は、周波数変動率が高い第2振動部22の先端側に形成されている質量調整金属膜を中心に行うことで、迅速に目標周波数近辺まで落とし込むことができ、後述する封止後の微調整が容易となる。なお、後工程で微調整可能な範囲であれば、前記粗調整によって除去した部分に再度質量調整金属膜25を形成することも可能である。
In the first step, in the vibrating piece wafer before being sealed by the pair of case wafers, the mass of at least the first plane F1 of the second vibrating
第2の工程は、前記粗調整された振動片ウェハの両面側から、水晶振動片11ごとに、ケース12が複数配置された一対のケースウェハで挟み込み、図2(c)に示したように、各水晶振動本体部13を各ケース12のキャビティ15内に気密封止する。
In the second step, from both sides of the coarsely adjusted vibrating piece wafer, each
第3の工程は、各水晶振動片11の第1の平面F1側に対応するケース12の外表面に、水晶振動片11と電気的に接続される外部電極20を形成する。この外部電極20は、パッケージ仕様によって、2端子と4端子とがある。図1(a)に示した水晶デバイス10aには、両極性の信号端子となる一対の外部電極20a,20bが形成されている。また、図1(b)に示した水晶デバイス10bには、両極性の信号端子となる一対の外部電極20a,20bの他に、GND又はNC(未接続)となる外部電極20c,20dが形成されている。
In the third step, an
第4の工程は、前記外部電極20が形成されていない方のケースウェハをダイシングフレーム32によって保持されているダイシングテープ33に貼付し、個々の水晶デバイス10a,10bとなる領域に沿って、振動片ウェハ及び一対のケースウェハからなる3層構造の集合ウェハ30a,30bをダイシングする。このダイシングは、外部電極20a~20dが形成されている方のケースウェハを上にした状態で、X軸方向及びY´軸方向に沿って設定されている複数のダイシングストリート31に沿って行われる。
In the fourth step, the case wafer on which the
第5の工程は、前記ダイシングされた各ケース12の外部から、ダイシングテープ33を貼付したままの状態で、質量調整金属膜25が形成されている第1の平面F1の各外部電極20により遮蔽されていない第2領域E2の所定箇所を所定時間ビーム照射する。このビーム照射は、ケース12に対して概ね直交する方向から水晶振動片11に向けて行われる。ビーム照射された箇所には、所定量削減された周波数微調整痕26が残り、この周波数微調整痕26の大きさが周波数の微調整量と対応する。なお、前記ビーム照射される第1の平面F1と反対側の第2の平面F2には質量調整金属膜25が形成されていないので、ビームが第2振動部22を貫通した場合であっても、下側のケース12のキャビティ15内における金属屑の付着を抑制することができる。
In the fifth step, the dicing
前記第5の工程では、図9に示すように、ビームBの照射範囲に干渉しない位置に配置した測定プローブ34を、信号端子である外部電極20a,20bに接触させて水晶振動片11から発生する周波数を測定しながら、第2領域E2内の質量調整金属膜25をビームBの照射によって削減調整する。ビーム照射による周波数微調整痕26の位置は、図4に示したように、第1振動部21に形成されている溝部23の端部23aから少なくとも第1の所定距離L1だけ離れた位置に設定され、外部電極20a,20cを基準とした場合は、それぞれの外部電極20a,20cの端部20a1,20c1から少なくとも第2の所定距離L2だけ離れた位置に設定される。
In the fifth step, as shown in FIG. 9, the
従来のセラミックパッケージによって形成された水晶デバイスは、導電性の接着剤で水晶振動片を搭載した後、レーザやイオンビームにより最終となる周波数調整を行い、その後気密のための蓋となる金属リッドなどでシールして完成させている。特に音叉型の水晶振動片の場合、電気的特性の重要な要素である等価直列抵抗値を向上させるため、封止時にパッケージ内部を高真空にすることが必須であるが、この真空度が変化することで、ATなどに比べより高比率で周波数も変化することが知られている。このため、最終の周波数調整後に行う、前記金属リッドで蓋をしてこの真空気密状態を作る工程において、リッドをシールする際に加わる熱の影響及び内在する液体のガス化による真空度劣化の程度は、水晶振動素子の固体差や、パッケージや接着剤の状態差が影響するため、封止前の周波数オフセットを行っても、最終製品の周波数偏差を小さくすることが困難であった。 A crystal device formed by a conventional ceramic package has a crystal vibrating piece mounted with a conductive adhesive, and then the final frequency adjustment is performed by a laser or an ion beam, and then a metal lid that serves as a lid for airtightness, etc. It is sealed with and completed. Especially in the case of tuning fork type crystal vibrating pieces, in order to improve the equivalent series resistance value, which is an important element of electrical characteristics, it is essential to create a high vacuum inside the package at the time of sealing, but this degree of vacuum changes. By doing so, it is known that the frequency also changes at a higher rate than that of AT or the like. Therefore, in the step of covering with the metal lid to create this vacuum airtight state, which is performed after the final frequency adjustment, the influence of heat applied when sealing the lid and the degree of deterioration of the degree of vacuum due to the gasification of the internal liquid Since the individual difference of the crystal vibrating element and the state difference of the package and the adhesive affect, it is difficult to reduce the frequency deviation of the final product even if the frequency offset before encapsulation is performed.
これに対して、本発明ではケース12によって封止する前に粗調整を行った水晶振動片11に対して、ケース12で気密封止した後に、ケース12の外部から微調整を行うので、気密封止する際に発生するガスや熱等の影響のない状態で最終的な微調整を行うことができる。図4に示したように、周波数微調整痕26が各振動腕18の第1の振動部21に形成されている溝部23の端部23aから第1の所定距離L1だけ離れた位置に設けることによって、ビーム照射によって飛散した金属屑が前記溝部23に沿って形成されている励振電極に付着することがない。このため、水晶デバイスの振動特性に影響を及ぼすことなく、正確な周波数調整を行うことが可能となる。また、前記周波数微調整痕26が外部電極20a,20cのそれぞれの端部20a1,20c1から第2の所定距離L2だけ離れた位置に設定されることによって、外部電極20a,20cがビーム照射によって欠損するのを防止することができると共に、図5(b)に示したように、ビーム照射によって飛散した金属屑35が外部電極20a,20cと重なるようなケース12aの裏面側に再付着するのを防止することができる。これによって、完成検査装置や組立装置において、外部電極形状のアライメントをする際の認識エラーを低減させることができる。
On the other hand, in the present invention, the
次に、従来のセラミックパッケージ及びWLPにおいて周波数調整後に封止した水晶デバイスと、本発明のWLPにおいて封止後に周波数調整した水晶デバイスとの周波数分布について比較する。この比較は、同一の封止条件の下、同一の測定機器を用いて行った。従来のセラミックパッケージによる水晶デバイスにあっては、パッケージに収容する前の水晶振動片の所定の位置にビーム照射して周波数調整を施した後、密閉用の蓋となる金属リッドをパッケージに被せ、高真空の真空チャンバーを備えた封止装置内で、加熱(Auろう)、シームシール、電子ビームシールなどによって気密状態にしていた。このような方法では、真空中で調整した周波数が、その後行われる封止の熱や発生するガスなどにより変化してしまい、周波数オフセットを行っても、水晶振動片の個体差や封止後の真空状態の差などにより、図10(a)に示すような周波数偏差が生じていた。また、図10(b)に示すように、WLPによる水晶デバイスであっても、周波数調整後に封止した場合にあっては、図10(a)と比較しても、大きなバラツキを持った周波数分布となっている。これは、WLPの封止による影響が、金属リッドの電子ビームによる封止に比べて遥かに大きいためである。 Next, the frequency distribution of the crystal device sealed after frequency adjustment in the conventional ceramic package and WLP and the crystal device frequency-adjusted after sealing in the WLP of the present invention will be compared. This comparison was performed using the same measuring instrument under the same sealing conditions. In the case of a crystal device with a conventional ceramic package, the crystal vibration piece before being housed in the package is irradiated with a beam at a predetermined position to adjust the frequency, and then the package is covered with a metal lid that serves as a sealing lid. In a sealing device equipped with a high-vacuum vacuum chamber, the airtight state was maintained by heating (Au wax), seam sealing, electron beam sealing, and the like. In such a method, the frequency adjusted in vacuum changes due to the heat of sealing and the generated gas, etc., and even if the frequency is offset, the individual difference of the crystal vibrating piece and the sealing after sealing are performed. Due to the difference in vacuum state and the like, the frequency deviation as shown in FIG. 10A was generated. Further, as shown in FIG. 10 (b), even if the crystal device is WLP-based, when the crystal device is sealed after frequency adjustment, the frequency has a large variation as compared with FIG. 10 (a). It is a distribution. This is because the effect of sealing the WLP is much greater than that of the metal lid sealed by the electron beam.
これに対して本発明では、水晶振動片を一対のケースによってWLP封止した後、ケース外側からのビーム照射で付けられる周波数微調整痕26を、図4に示した位置に限定した。これによって、ビーム照射によって飛散した金属屑が、第1振動部21に形成されている励振電極に付着するのを防止することができ、図10(c)に示すように、周波数偏差も略ゼロに近づけることが可能となる。
On the other hand, in the present invention, after the crystal vibrating piece is WLP-sealed with a pair of cases, the frequency
B ビーム
E1 第1領域(粗調整用)
E2 第2領域(微調整用)
F1 第1の平面
F2 第2の平面
W1 第1幅
W2 第2幅
10a,10b 水晶デバイス
11 水晶振動片
12 ケース
13 振動本体部
14 フレーム部
15 キャビティ
17 基部
18 振動腕
19 接続部
20 外部電極
20a1 端部
20c1 端部
21 第1振動部
22 第2振動部
23 溝部
23a 端部
24 励振電極
25 質量調整金属膜
26 周波数微調整痕
30a,30b 集合ウェハ
31 ダイシングストリート
32 ダイシングフレーム
33 ダイシングテープ
34 測定プローブ
35 金属屑
36 ショート不良箇所
37 アライメント不良個所
B beam E1 1st region (for rough adjustment)
E2 2nd area (for fine adjustment)
F1 1st plane F2 2nd plane W1 1st width W2
Claims (6)
前記各水晶振動片が粗調整された前記振動片ウェハを一対のケースウェハで両側から挟み込み、前記各水晶振動片をケース内に気密封止する工程と、
前記各水晶振動片の第1の平面と対向する一方の前記ケースウェハの外表面に、前記各水晶振動片と電気的に接続する外部電極を前記ケースごとに形成する工程と、
前記一対のケースウェハのうち、前記外部電極が形成された一方のケースウェハとは異なる他方のケースウェハの外表面にダイシングテープを貼付し、前記一対のケースウェハを前記ケースごとにダイシングする工程と、
ダイシングされたそれぞれの前記ケースの前記外表面側から、前記ケースウェハの外表面にダイシングテープを貼付したままの状態で、前記粗調整された前記質量調整金属膜にビームを照射して周波数を微調整する工程と、を備える水晶デバイスの周波数調整方法。 A process of forming a plurality of crystal vibrating pieces on a vibrating piece wafer and irradiating a mass-adjusting metal film provided on the first plane of each crystal vibrating piece with a beam to roughly adjust the frequency.
A step of sandwiching the vibrating piece wafer in which each crystal vibrating piece is roughly adjusted from both sides with a pair of case wafers and airtightly sealing each crystal vibrating piece in the case.
A step of forming an external electrode electrically connected to each crystal vibrating piece on the outer surface of one of the case wafers facing the first plane of each crystal vibrating piece for each case.
A step of attaching a dicing tape to the outer surface of the other case wafer different from the one case wafer on which the external electrode is formed among the pair of case wafers, and dicing the pair of case wafers for each case. ,
From the outer surface side of each of the diced cases , the coarsely adjusted mass-adjusted metal film is irradiated with a beam while the dicing tape is still attached to the outer surface of the case wafer. A process for fine-tuning the frequency and a frequency adjustment method for a crystal device comprising.
測定プローブを前記外部電極に接触させて周波数を測定しながら、前記粗調整された後の前記質量調整金属膜の前記第2領域に前記ビームを照射して周波数微調整痕を形成する請求項4に記載の水晶デバイスの周波数調整方法。 In the process of fine-tuning the frequency
4. Claim 4 for forming a frequency fine adjustment mark by irradiating the second region of the mass-adjusting metal film after the rough adjustment with the beam while measuring the frequency by bringing the measuring probe into contact with the external electrode. The frequency adjustment method of the crystal device described in.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021163869A JP7071772B2 (en) | 2018-06-11 | 2021-10-05 | How to adjust the frequency of the crystal device |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018111293A JP2019216320A (en) | 2018-06-11 | 2018-06-11 | Crystal device and method of adjusting frequency of the same |
JP2021163869A JP7071772B2 (en) | 2018-06-11 | 2021-10-05 | How to adjust the frequency of the crystal device |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018111293A Division JP2019216320A (en) | 2018-06-11 | 2018-06-11 | Crystal device and method of adjusting frequency of the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022003823A JP2022003823A (en) | 2022-01-11 |
JP7071772B2 true JP7071772B2 (en) | 2022-05-19 |
Family
ID=68918039
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018111293A Pending JP2019216320A (en) | 2018-06-11 | 2018-06-11 | Crystal device and method of adjusting frequency of the same |
JP2021163869A Active JP7071772B2 (en) | 2018-06-11 | 2021-10-05 | How to adjust the frequency of the crystal device |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018111293A Pending JP2019216320A (en) | 2018-06-11 | 2018-06-11 | Crystal device and method of adjusting frequency of the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (2) | JP2019216320A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001098010A1 (en) * | 2000-06-20 | 2001-12-27 | Kanefusa Kabushiki Kaisha | Circular saw for metal cutting |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003133879A (en) | 2001-10-29 | 2003-05-09 | Seiko Epson Corp | Piezoelectric oscillator and method for manufacturing piezoelectric device |
JP2009021773A (en) | 2007-07-11 | 2009-01-29 | Epson Toyocom Corp | Method for manufacturing piezoelectric vibrator |
JP2010118784A (en) | 2008-11-11 | 2010-05-27 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | Method of manufacturing piezoelectric vibrator, piezoelectric vibrator, and electronic component |
JP2011087272A (en) | 2009-04-13 | 2011-04-28 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | Method for manufacturing piezoelectric device, and the piezoelectric device |
JP2011250225A (en) | 2010-05-28 | 2011-12-08 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | Piezoelectric device and method for adjusting frequency thereof |
JP2011250228A (en) | 2010-05-28 | 2011-12-08 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | Piezoelectric device and frequency adjusting method of the same |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11195952A (en) * | 1997-12-26 | 1999-07-21 | Sii Quartz Techno:Kk | Tuning fork crystal vibrator and method for adjusting its frequency |
-
2018
- 2018-06-11 JP JP2018111293A patent/JP2019216320A/en active Pending
-
2021
- 2021-10-05 JP JP2021163869A patent/JP7071772B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003133879A (en) | 2001-10-29 | 2003-05-09 | Seiko Epson Corp | Piezoelectric oscillator and method for manufacturing piezoelectric device |
JP2009021773A (en) | 2007-07-11 | 2009-01-29 | Epson Toyocom Corp | Method for manufacturing piezoelectric vibrator |
JP2010118784A (en) | 2008-11-11 | 2010-05-27 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | Method of manufacturing piezoelectric vibrator, piezoelectric vibrator, and electronic component |
JP2011087272A (en) | 2009-04-13 | 2011-04-28 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | Method for manufacturing piezoelectric device, and the piezoelectric device |
JP2011250225A (en) | 2010-05-28 | 2011-12-08 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | Piezoelectric device and method for adjusting frequency thereof |
JP2011250228A (en) | 2010-05-28 | 2011-12-08 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | Piezoelectric device and frequency adjusting method of the same |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001098010A1 (en) * | 2000-06-20 | 2001-12-27 | Kanefusa Kabushiki Kaisha | Circular saw for metal cutting |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019216320A (en) | 2019-12-19 |
JP2022003823A (en) | 2022-01-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4635917B2 (en) | Surface mount type piezoelectric vibration device | |
US8973440B2 (en) | Piezoelectric resonator element, piezoelectric resonator, piezoelectric oscillator, resonator gyro element, resonator gyro sensor, and electronic apparatus | |
US8330560B2 (en) | Tuning-fork type crystal resonator and method of frequency adjustment thereof | |
US8659213B2 (en) | Piezoelectric devices and methods for manufacturing the same | |
US20140368089A1 (en) | Piezoelectric vibrating piece, piezoelectric device, and method for fabricating the piezoelectric device | |
JP2009165006A (en) | Piezoelectric vibration piece, piezoelectric device, and method of adjusting frequency of tuning fork piezoelectric vibration piece | |
JP2011250225A (en) | Piezoelectric device and method for adjusting frequency thereof | |
JP3714228B2 (en) | Piezoelectric vibrator and method for manufacturing piezoelectric device | |
JP7071772B2 (en) | How to adjust the frequency of the crystal device | |
JP2018042121A (en) | Crystal vibration element, manufacturing method thereof, crystal oscillator and manufacturing method thereof | |
JP6275526B2 (en) | Piezoelectric vibrator, piezoelectric device, and method of manufacturing piezoelectric vibrator | |
TWI724249B (en) | Frequency adjustment method of piezoelectric vibrating element | |
WO2010070753A1 (en) | Wafer and method for manufacturing package product | |
CN109891745B (en) | Tuning fork vibrator and method for manufacturing tuning fork vibrator | |
WO2010061470A1 (en) | Wafer and method for manufacturing package product | |
WO2017208866A1 (en) | Crystal oscillator and method for manufacturing same | |
US20120212105A1 (en) | Pieozelectric devices and methods for manufacturing the same | |
US8823247B2 (en) | Piezoelectric vibrating devices including respective packages in which castellations include respective connecting electrodes | |
JP6616999B2 (en) | Method for manufacturing piezoelectric vibrating piece | |
JP2011250228A (en) | Piezoelectric device and frequency adjusting method of the same | |
US11309864B2 (en) | Piezoelectric resonator unit and method for manufacturing the piezoelectric resonator unit | |
CN109891743B (en) | Tuning fork type vibrating reed, tuning fork type vibrator and method for manufacturing the same | |
JP2009303097A (en) | Piezoelectric device and manufacturing method thereof | |
JP2011082736A (en) | Method for manufacturing piezoelectric device | |
JP7425632B2 (en) | Piezoelectric vibrator container and piezoelectric vibrator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211005 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20211005 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20211130 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220128 |
|
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: 20220419 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220426 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7071772 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |