JPS6360924B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は音叉型水晶振動子にレーザー光を照射
して、該電子素子の特性値を調整するレーザート
リミング方法に関する。

本発明の目的は、レーザー光による電子素子の
特性値の調整作業を容易にし、連続自動運転を容
易にすることと、特性値の調整時間を短縮するこ
とによつて、能率の良いレーザートリミングを行
う方法を提供することである。以下に電子素子す
なわち音叉型水晶振動子の発振周波数の調整作業
を説明する。

最近の腕時計や携帯用無線機等に使用される水
晶振動子は、製造プロセスにフオトリソグラフイ
ツク法が導入され、小型化が急速に進んでおり、
これに伴つてレーザー光による周波数調整方法が
積極的に利用される様になつてきた。能率の良い
周波数調整をするためには、レーザー光を素速く
走査することと、レーザー光と被加工水晶振動子
の相互位置関係を素速く確認する事が必要であ
る。そのために、すでに幾つかの方法が考案され
ているが、第１図に示す如く、固定光学系１にレ
ーザー光２と被加工水晶振動子３のパターン認識
装置４を結合させ、該被加工水晶振動子３をモー
ター駆動のＸ、Ｙテーブル５で走査する方法が一
般的である。この方法ではレーザー光と被加工水
晶振動子の相互位置関係の確認については、レー
ザー光の位置は既知であるため、被加工水晶振動
子の位置をパターン認識装置によつて確認すれば
良く、認識速度は速いという利点がある。しか
し、高価なパターン認識装置を必要とすること
と、モーター駆動のＸ、Ｙテーブルの重量からく
る慣性の問題と、モーター自身の駆動速度の問題
から走査速度が制約され、加工所要時間が長くな
るという欠点がある。また、他の方法として第２
図に示す如く、被加工水晶振動子６を固定してお
いて、レーザー光７をガルバノメーター８で走査
する方法がある。しかし、この方法においても加
工所要時間が短かいという利点があるが、被加工
水晶振動子とレーザー光の相互位置関係を求める
のに長時間を要するということと、相互位置関係
を求める作業自体が被加工水晶振動子の発振周波
数を変化させてしまうという欠点を有する。これ
を第３図により説明する。レーザー光７の焦点位
置を一定ピツチでＸ方向に移動させ、各々の移動
点Ａでレーザービームを発射し、被加工水晶振動
子６の発振周波数の変化の有無をチエツクし、最
初の変化が確認された移動点をＸ方向の加工原点
とし、Ｙ方向についてもＸ方向と同様の作業をし
て、Ｙ方向加工起点を求める。32KHz水晶振動子
の場合を例に考えると、ppm（100万分の１）オー
ダーで発振周波数の変化の有無をチエツクする場
合、少なくとも移動点１ケ所当り0.1秒必要であ
り、相互位置関係を確認するためには数秒必要と
なるなどにより連続自動運転は困難であつた。

本発明は、以上の欠点を解決するものである。
以下第４図及び第５図により本発明によるレーザ
ートリミング方法と水晶基板の構成について述べ
る。９は音叉型水晶振動子、１０，１１は相互位
置検出モニター、１２は水晶基板、１２′は保持
枠であり、水晶基板１２上にクロム、金等の金属
薄膜（図示せず）を付着させた後、フオトリソグ
ラフイツク法によつて規則性をもつた音叉型水晶
振動子９のパターン及び保持枠１２′上に、相互
位置検出モニター１０，１１のパターンを焼きつ
け、クロム、金等のエツチング加工及び水晶基板
のエツチング加工をすることによつて構成され
る。該相互位置検出モニター１０，１１は、前記
のようにクロム、金等から成る金属膜によるパツ
ド１３，１４，１５及び１６，１７，１８と、
各々のパツドを連結する電極とからなり、前記音
叉型水晶振動子の長手方向に沿つて平行かつ直線
状に配置された３個のパツドと前記３個のパツト
を連結する２系統の配線から成るとともに、前記
３個のパツドと２系統の配線が前記音叉型水晶振
動子の長手方向の長さにほぼ相当する範囲に配置
してある。該相互位置検出モニターは該保持枠上
に該音叉型水晶振動子の長手方向に沿つて、該音
叉型水晶振動子とほぼ同一の長さで平行かつ直線
状に配置されている。これは平行かつ直線状に配
置させた相互位置検出モニターが保持枠の幅方向
の占有スペースが少ないことにより、保持枠はハ
ンドリング上必要な最小幅を設定すれば良く、結
果的に水晶振動子の収率を高くすることができ
る。また、該音叉型水晶振動子が温度変化によつ
て伸縮しても相互位置検出モニターと同一の伸縮
量を有することから、トリミング位置が変ること
により、前記水晶振動子の発振周波数調整の位置
の変動により発振周波数が左右されるという問題
を防止することもできる。各々のパツト間の電気
抵抗は、抵抗器１９及び２０で観測しており、該
抵抗測定器１９の測定データはCPU（中央情報制
御装置）２１に送られる。また、レーザー２２は
ガルバノメーター２３により、該相互位置検出モ
ニター１０，１１及び水晶振動子９に走査され
る。該ガルバノメーター２３の駆動回路２４は該
CPU２１により制御される。

レーザートリミング装置に水晶振動子及び相互
位置検出モニターを搭載した水晶基板が供給され
たとき、該ガルドノメーター２３の起点は少なく
とも該相互位置検出モニター１０に示す領域２５
の中にレーザー光の焦点が存在するように調整さ
れている。逆に言えば、該領域２５は水晶基板の
供給に係る機械的精度及び、ガルバノメーターの
原点保持精度から決定される。ガルノメーターを
駆動してレーザー光をＹ方向に走査し、パツド１
３，１４間の電気抵抗が∞となる座標を確認す
る。次にレーザー光を領域２５からＸ方向に走査
し、パツド１３，１５間の電気抵抗が∞となる座
標を確認する。次に相互位置検出モニター１１に
示す領域２６の中へレーザー光の焦点を移動し、
前記同様にＸ方向及びＹ方向各々の電気抵抗が∞
となる座標を確認する。該水晶基板１２に搭載さ
れた各々の水晶振動子９と、相互位置検出モニタ
ー１０，１１の相互の位置関係つまり距離は既知
であるため、CPU２１の演算により各々の水晶
振動子９の加工原点が求まる。以下各々の水晶振
動子９の発振周波数をカウンター２７で観測しな
がらトリミングする。発振周波数の観測データは
CPU２１に送られ、トリミングに関する総合的
な制御がなされる。本発明によれば、相互位置検
出モニターが音叉型水晶振動子とほぼ同じ大きさ
で該音叉型水晶振動子近傍に長手方向に沿つて平
行かつ直線状に、フオトリソグラフイツク法によ
つて音叉型水晶振動子とともに精度よく配置され
ているので、レーザー光の位置の相互関係が極く
短時間（我々の実験では0.01秒）で確認できる。

したがつて、音叉型水晶振動子の発振周波数の
調整作業も位置精度よく音叉型水晶振動子近傍に
長手方向に沿つて平行かつ直線状に相互位置検出
モニターが配置されているので、レーザー光を素
速く走査することができ、従来の方法に比較して
トータル周波数調整時間が大巾に短縮できるとと
もに、相互位置検出モニターが音叉型水晶振動子
とほぼ同一の大きさで、音叉型水晶振動子近傍に
長手方向に沿つて平行かつ直線状に配置されてい
るので、温度による音叉型水晶振動子の伸縮によ
る位置精度の変化も吸収できることから、ppm単
位の発振周波数調整が可能となる。従つて連続自
動運転に関する安定稼動性が向上する。尚、本発
明に係る構成プロセスは、既存の水晶振動子の構
成プロセスに包含されるために、プロセスが増加
することはない。

以上述べた通り、かかる本願の方法によれば次
の如き効果をもたらす。

(a) 相互位置検出モニターが音叉型水晶振動子と
ほぼ同一の大きさで、音叉型水晶振動子の近傍
長手方向に沿つて平行かつ直線状に保持枠上に
配置されているので、温度により音叉型水晶振
動子が伸縮しても相互位置検出モニターも同様
に伸縮し変位を吸収できることから、レーザー
光による周波数調整位置が温度により狂うこと
を防止でき連続自動運転できる。

(b) 保持枠上に配置した相互位置検出モニターの
パツドを平行かつ直線状に配置したので、保持
枠は音叉型水晶振動子のバンドリングの強度が
確保できる範囲で幅を最小限にできる。その結
果、水晶基板のスペースを最大限活用できるこ
とから音叉型水晶振動子の収率（加工数量）を
向上させることができる。また、製品上に相互
位置検出モニターを設けることなく、加工途中
で除去される保持枠上に相互位置検出モニター
を設けたことにより、製品の小型化及び設計自
由度にも寄与し得るものである。

(c) 音叉型水晶振動子近傍の保持枠上に相互位置
検出モニターを平行かつ直線状に配置してある
ので、レーザー光の移動量が少なくて済み調整
作業も容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はレーザー光による水晶振動子の周波数
調整方法の従来例を示す説明図。第２図は他の方
法による従来例を示す説明図。第３図は被加工水
晶振動子とレーザー光の相互位置関係の求め方を
示す説明図。第４図、第５図は本発明の構成を示
す説明図である。 １……固定光学系、２……レーザー光、３……
水晶振動子、４……パターン認識装置、５……
Ｘ、Ｙテーブル、６……水晶振動子、７……レー
ザー光、８……カルバノメーター、９……水晶振
動子、１０，１１……相互位置検出モニター、１
２……水晶基板、１２′……保持枠、１３，１４，
１５，１６，１７，１８……パツド、１９，２０
……抵抗測定器、２１……CPU（中央情報制御装
置）、２２……レーザー光、２３……ガルバノメ
ーター、２４……駆動回路、２５，２６……領
域、２７……カウンター、２８……レンズ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水晶基板上に規則的に並置される複数の音叉
   型水晶振動子のパターンと、少なくとも１つの相
   互位置検出モニターのパターンとを同時に形成
   し、フオトリソグラフイツク法により複数の音叉
   型水晶振動子と前記音叉型水晶振動子を連結する
   保持枠とを一体に形成するとともに、前記保持枠
   上に前記相互位置検出モニターを形成する第一工
   程と、 前記相互位置検出モニターの配線をレーザー光
   により切断したときの抵抗値の変化から、前記音
   叉型水晶振動子と前記レーザー光の相互位置関係
   を求める第二工程と、 前記相互位置検出モニターにより求められた相
   互位置関係により決定される前記音叉型水晶振動
   子の周波数調整位置に前記音叉型水晶振動子が振
   動した状態で前記レーザー光を照射させ周波数調
   整する第三工程とからなり 前記相互位置検出モニターは、前記音叉型水晶
   振動子の近傍の前記保持枠上に配置され、前記音
   叉型水晶振動子の長手方向に沿つて平行かつ直線
   状に配置された３個のパツドと前記３個のパツド
   を連結する２系統の配線からなるとともに、前記
   ３個のパツドと２系統の配線が前記音叉型水晶振
   動子の長手方向の長さにほぼ相当する範囲に配置
   してなり、前記レーザー光によつて前記２系統の
   配線を切断することにより、相互位置を検出する
   ことを特徴とするレーザートリミング方法。