JPH1168501A - 水晶振動子および水晶振動子の製造方法 - Google Patents

水晶振動子および水晶振動子の製造方法

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JPH1168501A
JPH1168501A JP22603897A JP22603897A JPH1168501A JP H1168501 A JPH1168501 A JP H1168501A JP 22603897 A JP22603897 A JP 22603897A JP 22603897 A JP22603897 A JP 22603897A JP H1168501 A JPH1168501 A JP H1168501A
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silver
insulating film
crystal
electrodes
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JP22603897A
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English (en)
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Isamu Morisako
勇 森迫
Naohito Yoshida
尚人 吉田
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 経時変化により発振特性が劣化しない水晶振
動子および水晶振動子の製造方法を提供することを目的
とする。 【解決手段】 水晶板の両面に銀電極を形成する水晶振
動子の製造方法において、真空チャンバ14内で水晶板
11に銀を蒸着させて銀電極12を形成し、銀電極12
の上に酸化珪素などの絶縁膜13を堆積する。一方の面
の絶縁膜13’を堆積する過程(または厚めに堆積され
た絶縁膜13’をドライエッチングにより除去する過
程)において、水晶振動子15の周波数を連続的に測定
し、計測周波数が設定周波数と一致した時点で堆積(ま
たは除去)を停止することにより周波数調整を行う。銀
電極12、12’を両面とも絶縁膜13、13’によっ
て保護するので、銀電極12、12’の重量の経時変化
が極めて小さく、発振特性の劣化を防止することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水晶板の表面に電
極を形成して成る水晶振動子および水晶振動子の製造方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】水晶振動子は、水晶板の表面に金や銀な
どの導電性材料を薄膜状に蒸着して電極を形成して作ら
れる。水晶振動子の振動周波数は水晶板の厚さにより左
右されるが、水晶体の厚さにはばらつきがあるため、振
動周波数もばらつきやすい。そこで水晶板に電極を形成
した後に電極の厚みを変えることにより周波数の調整を
行う方法が知られている。以下、従来の水晶振動子の周
波数調整方法について説明する。
【0003】図13は従来の水晶振動子の周波数調整装
置の断面図、図14は同周波数調整後の水晶振動子の斜
視図である。図13において、水晶振動子1は水晶板2
の両面に電極3を形成して作られている。電極3は、銀
を蒸着することにより形成され、薄目(周波数が目標周
波数よりも高くなる側)に形成されている。4はマスク
であり、開口部5が設けられている。
【0004】次に動作を説明する。図13に示すように
開口部5を水晶板2上の電極3に位置合わせし、銀の蒸
着を行い(矢印参照)、電極3上に付加電極3aを形成
する。その間、周波数測定手段(図外)により水晶振動
子1の周波数を計測しており、水晶振動子1の周波数が
目標周波数に達すると、銀の蒸着を停止する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述のように従来の方
法は、金や銀などの電極と同じ導電性材料を電極3に付
加して電極3の質量を目標周波数に相応した質量にする
ものである。しかしながら、近年は水晶振動子は益々小
型化する傾向にあることから、マスク4の開口部5と電
極3の位置合わせが困難になってきている。そして図1
3に示すように開口部5が電極に正確に位置合わせされ
ていないと、図13、図14に示すように付加電極3a
は電極3の表面のみならず周囲の水晶板2の表面にまで
はみだした形で付加される。この導電性材料から成る付
加電極3aのはみ出しは電極3の面積を実質的に増加さ
せることとなり、その結果電極3のキャパシタンスが変
化し水晶振動子1の容量がずれたり異常発振が発生する
など、発振特性が劣化するという問題点があった。
【0006】そこで本発明は、水晶振動子の発振特性が
劣化することがない水晶振動子および水晶振動子の製造
方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の水晶振動
子は、水晶板の表面と裏面に電極を形成してなる水晶振
動子であって、前記2面に形成された電極上に絶縁膜が
堆積され前記電極が外部雰囲気から遮断されているよう
にした。
【0008】請求項2記載の水晶振動子の製造方法は、
水晶板の一方の面に第1の電極を形成する工程と、第1
の電極の表面に第1の絶縁膜を堆積する工程と、前記水
晶板の他方の面に第2の電極を形成して水晶振動子とす
る工程と、この水晶振動子をケース内に搭載する工程
と、第2の電極の表面に絶縁膜を堆積することにより前
記水晶振動子の周波数調整を行う工程と、前記水晶振動
子が搭載されたケースに蓋を固着する工程とを含む。
【0009】請求項3記載の水晶振動子の製造方法は、
水晶板の両面に電極を形成する工程と、この両面に形成
された電極の表面に絶縁膜を堆積して水晶振動子とする
工程と、前記水晶振動子をケース内に搭載する工程と、
前記水晶振動子の絶縁膜の一方の面をドライエッチング
することにより前記水晶振動子の周波数調整を行う工程
と、前記水晶振動子が搭載されたケースに蓋を固着する
工程とを含む。
【0010】
【発明の実施の形態】各請求項記載の本発明によれば、
水晶振動子の表裏2面の電極上に絶縁膜を堆積して電極
を安定な絶縁膜で保護することにより、水晶振動子の振
動周波数の経時変化をきわめて小さくすることができ
る。
【0011】(実施の形態1)図1、図2、図3は本発
明の実施の形態1の真空蒸着装置の断面図、図4は同水
晶振動子およびケースの断面図、図5は同真空蒸着装置
の断面図、図6は同水晶振動子のケースの溶着装置の断
面図である。
【0012】まず図1を参照して真空蒸着装置について
説明する。図1において、真空チャンバ14内の上部に
は、水晶板11が保持されている。水晶板11の下方に
はマスク15が配設されており、マスク15には水晶板
11に形成される電極の形状に対応して開口部15aが
設けられている。マスク15の下方にはシャッタ16が
設けられ、シャッタ駆動装置17によってシャッタ16
が水平移動することにより開口部15aを開閉する。真
空チャンバ14は、排気孔18より排気されて内部が減
圧され、また必要時には酸素供給口24より酸素ガスが
真空チャンバ14内に導入される。真空チャンバ14内
の下部には蒸発源19が設けられており、蒸発源19に
容れられた蒸着物質は電源20により加熱され、減圧雰
囲気下で蒸発し対象物に蒸着される。
【0013】次に各図を参照して水晶振動子の製造方法
について説明する。まず図1に示すように、排気孔18
より真空チャンバ14内を真空排気した後、蒸発源19
に容れられた銀22が加熱される。加熱により減圧雰囲
気下で蒸発した銀分子22aは、マスク15の開口部1
5aを通過して水晶板11の表面に蒸着され、第1の銀
電極12を形成する。
【0014】次に図2に示すように、蒸発源19には酸
化珪素(SiO)23が容れられ、加熱されて蒸発す
る。このとき、真空チャンバ14内に酸素供給口24か
ら酸素ガスが導入されることにより、酸化珪素23は酸
化されて2酸化珪素(SiO2)などの珪素酸化物(S
iOx)23aとなる。これらの珪素酸化物23aの粒
子はマスク150の開口部150aを通って第1の銀電
極12の表面に蒸着して堆積され、第1の絶縁膜13を
形成する。マスク150の開口部150aは、マスク1
5の開口部15aより形状的に大きいため、第1の絶縁
膜13は第1の銀電極12を覆って形成される。次い
で、図3に示すように水晶板11は表裏が反転され、反
対面に前述の図1に示す工程と同様に第2の銀電極1
2’が形成される。このようにして水晶板11の両面に
は銀電極12、12’が形成され、水晶振動子25とな
る。
【0015】次に、水晶振動子25は真空チャンバ14
から取出され、図4に示すようにピックアップヘッド3
3によって組立ステージ32上に移動し、ケース30内
に搭載される。このとき、既に第1の絶縁膜13が堆積
された面を下にしてケース30内に装着される。また、
銀電極12、12’はケース30に設けられた端子33
に接続される。
【0016】次に、図5に示すように、ケース30は真
空チャンバ14内に搬入され、水晶振動子25を下向き
にして装着される。そして図2に示す工程と同様に酸化
珪素23を加熱蒸発させ、珪素酸化物(SiOx)23
aをマスク150の開口部150aを介して第2の銀電
極12’上に蒸着させて第2の絶縁膜13’を堆積す
る。このように、銀電極12、12’上に絶縁膜13、
13’を堆積することにより、銀電極12、12’の実
質的な質量を増加させることとなり、水晶振動子25の
周波数は絶縁膜13、13’の堆積量に応じて変化す
る。
【0017】図5に示す工程では、ケース30の端子3
3は周波数測定部34に接続されており、第2の絶縁膜
13’を堆積する過程で連続的に水晶振動子25の周波
数を測定する。測定された周波数が設定周波数に一致し
たならば、シャッタ駆動装置17によりシャッタ16を
閉じて、珪素酸化物23aの蒸着を停止する。これによ
り、水晶振動子25の周波数が設定周波数に調整され
る。このとき、銀電極12、12’上に堆積される絶縁
膜13、13’によって銀電極12、12’のキャパシ
タンスが変化しない、水晶振動子25の発振特性が変化
することがない。
【0018】次に、ケース30は真空チャンバ14から
取出され、蓋部材35と組合わされた後に、図6に示す
ように、溶着装置のチャンバ37内に搬入され、セット
される。ここで、チャンバ37は排気孔39より排気さ
れ、ガス供給孔40から窒素ガスが導入されて無酸素雰
囲気となる。この状態でケース30と蓋部材35を2つ
の電極36によって挟み込んで加圧するとともに、電源
38により電極36間に通電させてケース30と蓋部材
35の接触面を溶着させる。この後ケース30をチャン
バ37から取出して、水晶振動子25が完成する。
【0019】(実施の形態2)図7、図8、図9、図1
0は本発明の実施の形態2の真空蒸着装置の断面図、図
11は同水晶振動子およびケースの断面図、図12は同
ドライエッチング装置の断面図である。実施の形態1
は、水晶板11の第2の銀電極12’上に第2の絶縁膜
13’を堆積する過程で周波数を調整するものである
が、本実施の形態2は、水晶板の両面に形成された銀電
極12、12’上に予め絶縁膜13、13’を堆積して
おき、一方の面の絶縁膜13’をドライエッチングによ
り除去する過程で周波数を調整するものである。
【0020】以下、実施の形態2の水晶振動子の製造方
法について説明する。まず、図7に示すように、実施の
形態1の図1に示す工程と同様に、水晶板11の片面に
銀電極12が形成される。次いで、図8に示すように、
実施の形態1の図2に示す工程と同様に、銀電極12上
に絶縁膜13が堆積される。次いで、図9,図10に示
すように、水晶板11の表裏が反転され、反対面に図
7,図8で示す工程と同様に銀電極12’が形成され、
銀電極12’の上に絶縁膜13’が堆積される。このと
き、絶縁膜13’の膜厚は周波数調整用として所定の膜
圧より幾分厚目に堆積される。
【0021】次に、このようにして水晶板11の両面に
銀電極12、12’および絶縁膜13、13’が堆積さ
れた水晶振動子25’は、図11に示すようにピックア
ップヘッド33にてケース30内に搭載される。このと
き、所定膜厚より厚めに堆積された絶縁膜13’が上向
きとなるように水晶振動子25’の面が区別されてケー
ス20内に装着される。また、2つの銀電極12、1
2’は、それぞれリード線31によりケース30の端子
33に接続される。
【0022】この後、ケース30は、ドライエッチング
装置に送られる。図12において、真空チャンバ40の
上部にはイオンガン41が装着されている。イオンガン
41は真空チャンバ40内にアルゴンなどのイオンを発
射する。図12に示すように、ケース30はイオンガン
41の下方に装着され、排気孔42より排気して真空チ
ャンバ40内を減圧した後に、イオンガン41を駆動し
てケース30内の水晶振動子25’に対してアルゴンな
どのイオンが発射される(矢印a参照)。これにより、
水晶振動子25’の上面の絶縁膜13’にイオンが衝突
し、絶縁膜13’の表面の粒子を飛散させて除去する
(矢印b参照)。
【0023】この絶縁膜13’を除去する過程におい
て、ケース30の端子33に接続された周波数測定部4
3により、水晶振動子25’の周波数が測定される。絶
縁膜13’は予め所定膜厚より厚めに堆積されているの
で、絶縁膜13’がドライエッチングにより徐々に除去
される過程のある時点で、水晶振動子25’の周波数は
設定周波数と一致する。そして測定周波数が設定周波数
に一致したならば、イオンガン41の駆動を停止する。
これにより、水晶振動子25’の周波数は設定周波数に
調整される。この後の工程については、実施の形態1と
同様である。
【0024】上記実施の形態1、実施の形態2によれ
ば、水晶板11の表裏2面の銀電極12、12’上に絶
縁膜13、13’を堆積して水晶振動子25の周波数を
調整することにより、銀電極12、12’のキャパシタ
ンスを変化させることなく、周波数調整を行うことがで
きる。また、絶縁膜13、13’によって銀電極12、
12’を保護することにより、銀電極12は外部雰囲気
から遮断され、酸化や水分吸着によって質量が経時変化
することがない。また外部雰囲気と触れる絶縁膜13、
13’は化学的に安定であるため表面の変質がなく、化
学吸着もきわめて小さいため質量変化はほとんどなく、
したがって水晶振動子の周波数の経時変化はきわめて小
さく、発振特性の劣化がない。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、水晶板の表裏2面の銀
電極上に絶縁膜を堆積して水晶振動子の周波数を調整す
ることにより、銀電極のキャパシタンスを変化させるこ
となく、周波数調整を行うことができる。このとき、水
晶板の表裏両面に形成される銀電極を両面とも絶縁膜に
よって覆い外部雰囲気から遮断して保護するので、銀電
極の酸化や水分吸着によって重量が経時変化せず、また
絶縁膜は化学的に安定であるため質量変化はほとんどな
く、したがって水晶振動子の周波数の経時変化をきわめ
て小さくし、発振特性の劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1の真空蒸着装置の断面図
【図2】本発明の実施の形態1の真空蒸着装置の断面図
【図3】本発明の実施の形態1の真空蒸着装置の断面図
【図4】本発明の実施の形態1の水晶振動子およびケー
スの断面図
【図5】本発明の実施の形態1の真空蒸着装置の断面図
【図6】本発明の実施の形態1の水晶振動子のケースの
溶着装置の断面図
【図7】本発明の実施の形態2の真空蒸着装置の断面図
【図8】本発明の実施の形態2の真空蒸着装置の断面図
【図9】本発明の実施の形態2の真空蒸着装置の断面図
【図10】本発明の実施の形態2の真空蒸着装置の断面
【図11】本発明の実施の形態2の水晶振動子およびケ
ースの断面図
【図12】本発明の実施の形態2のドライエッチング装
置の断面図
【図13】従来の水晶振動子の周波数調整装置の断面図
【図14】従来の周波数調整後の水晶振動子の斜視図
【符号の説明】
11 水晶板 12、12’ 銀電極 13、13’ 絶縁膜 14、40 真空チャンバ 15 マスク 16 シャッタ 19 蒸発源 22、22a 銀 23、23a 酸化珪素 25、25’ 水晶振動子 30 ケース 34、43 周波数測定部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水晶板の表面と裏面に電極を形成してなる
    水晶振動子であって、前記2面に形成された電極上に絶
    縁膜が堆積され前記電極が外部雰囲気から遮断されてい
    ることを特徴とする水晶振動子。
  2. 【請求項2】水晶板の一方の面に第1の電極を形成する
    工程と、第1の電極の表面に第1の絶縁膜を堆積する工
    程と、前記水晶板の他方の面に第2の電極を形成して水
    晶振動子とする工程と、この水晶振動子をケース内に搭
    載する工程と、第2の電極の表面に絶縁膜を堆積するこ
    とにより前記水晶振動子の周波数調整を行う工程と、前
    記水晶振動子が搭載されたケースに蓋を固着する工程と
    を含むことを特徴とする水晶振動子の製造方法。
  3. 【請求項3】水晶板の両面に電極を形成する工程と、こ
    の両面に形成された電極の表面に絶縁膜を堆積して水晶
    振動子とする工程と、前記水晶振動子をケース内に搭載
    する工程と、前記水晶振動子の絶縁膜の一方の面をドラ
    イエッチングすることにより前記水晶振動子の周波数調
    整を行う工程と、前記水晶振動子が搭載されたケースに
    蓋を固着する工程とを含むことを特徴とする水諸振動子
    の製造方法。
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