(57)【要約】      （修正有）【課題】トリミングの際に減る圧電共振子の両主面の励振電極の質量の差を少なくすることのできる圧電共振器の製造方法およびその製造方法に好適な圧電共振器を提供する。【解決手段】単結晶からなる平板状の圧電基板１１の一方主面に第１の励振電極１２が形成され、他方主面に該他方主面に直交する方向から見て第１の励振電極１２と重なる部分を有する第２の励振電極１３が形成された圧電共振子を、ベース基板１の接続電極２〜４に圧電共振子を第２の励振電極１３がベース基板１に対向するように実装して圧電共振器を作製する工程と、実装された圧電共振子にレーザー光を当てて、第１の励振電極１２および第２の励振電極１３をトリミングするトリミング工程とを含む圧電共振器２０の製造工程で、トリミング工程においては、第１の励振電極１２および第２の励振電極１３を同時にトリミングする。【選択図】図２
2010130154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶からなる平板状の圧電基板の一方主面に第１の励振電極を形成し、他方主面に該他方主面に直交する方向から見て前記第１の励振電極と重なる部分を有する第２の励振電極を形成して、圧電共振子を作製する工程と、接続電極を備えたベース基板を作製する工程と、前記ベース基板の前記接続電極に、前記圧電共振子を前記第２の励振電極が前記ベース基板に対向するように実装して圧電共振器を作製する工程と、実装された前記圧電共振子にレーザー光を当てて、第１の励振電極および第２の励振電極をトリミングするトリミング工程とを含む圧電共振器の製造工程であって、前記トリミング工程において、前記第１の励振電極および前記第２の励振電極を同時にトリミングすることを特徴とする圧電共振器の製造方法。
【請求項２】
前記第１の励振電極および前記第２の励振電極は、前記圧電基板の主面に直交する方向から見て仮想線に対して線対称のパターン形状を有しており、前記トリミング工程にて、前記仮想線に対して線対称にトリミングすることを特徴とする請求項１記載の圧電共振器の製造方法。
【請求項３】
接続電極を表面に備えたベース基板と、前記接続電極に実装されている、単結晶からなる平板状の圧電基板の一方主面に第１の励振電極を備え、前記ベース基板に対向している他方主面に第２の励振電極を備える圧電共振子とを備える圧電共振器であって、前記ベース基板の前記圧電共振子に対向する部分の少なくとも一部にレーザー光に対する保護層が設けられていることを特徴とする圧電共振器。
【請求項４】
コンデンサ部および接続電極を表面に備えたベース基板と、前記接続電極に実装されている、単結晶からなる平板状の圧電基板の一方主面に第１の励振電極を備え、前記ベース基板に対向している他方主面に第２の励振電極を備える圧電共振子とを備える圧電共振器であって、前記ベース基板の前記圧電共振子に対向する部分以外の領域に前記コンデンサ部を備えることを特徴とする圧電共振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単結晶からなる圧電共振子の実装された圧電共振器に関し、特に、圧電共振子の励振電極にレーザー光を当ててトリミングを行なう圧電共振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電共振器としては、平板上のタンタル酸リチウムなどの単結晶の両主面に励振電極を形成した圧電共振子を、コンデンサ部を備えたベース基板に導電性接着剤などで実装したものが知られている。このような圧電共振器では、例えば、コンデンサ部を負荷容量とした発振回路を構成することができる。
【０００３】
このような圧電共振器では、圧電共振子を実装した後、コンデンサ部の容量ばらつきや圧電共振子の実装位置ばらつきなどに起因する発振周波数の設計値からのずれを減らすようにトリミング（周波数調整）が行なわれる。
【０００４】
周波数を調整する方法としては、特許文献１のように、イオンガンビームによるドライエッチングで励振電極表面を均等にエッチングし、周波数を所定の値に調整する方法が知られている。
【特許文献１】特開昭６３−１４０７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のイオンガンビームでドライエッチングを行なう方法では、圧電共振子の両主面に形成されている励振電極のうち、ベース基板の上面側の励振電極のみがイオンビームにより削られるため、圧電共振子の振動のバランスが崩れてスプリアスなどがおこり、安定した発振特性が得られなくなるおそれがあるという問題があった。
【０００６】
図５（ａ）にスプリアスのない共振特性を示し、図５（ｂ）にスプリアスのある共振特性を示す。共振特性の発振帯域内にスプリアスがある場合、環境変化で発振ポイントが変化して不安定な発振となることがある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、トリミングの際に減る圧電共振子の両主面の励振電極の質量の差を少なくすることのできる圧電共振器の製造方法およびその製造方法に好適な圧電共振器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の圧電共振器の製造方法は、単結晶からなる平板状の圧電基板の一方主面に第１の励振電極を形成し、他方主面に該他方主面に直交する方向から見て前記第１の励振電極と重なる部分を有する第２の励振電極を形成して、圧電共振子を作製する工程と、接続電極を備えたベース基板を作製する工程と、前記ベース基板の前記接続電極に、前記圧電共振子を前記第２の励振電極が前記ベース基板に対向するように実装して圧電共振器を作製する工程と、実装された前記圧電共振子にレーザー光を当てて、第１の励振電極および第２の励振電極をトリミングするトリミング工程とを含む圧電共振器の製造工程であって、前記トリミング工程において、前記第１の励振電極および前記第２の励振電極を同時にトリミングすることを特徴とする。
【０００９】
また、前記第１の励振電極および前記第２の励振電極は、前記圧電基板の主面に直交する方向から見て仮想線に対して線対称のパターン形状を有しており、前記トリミング工程にて、前記仮想線に対して線対称にトリミングすることが好ましい。
【００１０】
本発明の圧電共振器は、接続電極を表面に備えたベース基板と、前記接続電極に実装されている、単結晶からなる平板状の圧電基板の一方主面に第１の励振電極を備え、前記ベース基板に対向している他方主面に第２の励振電極を備える圧電共振子とを備える圧電共振器であって、前記ベース基板の前記圧電共振子に対向する部分の少なくとも一部にレーザー光に対する保護層が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の圧電共振器は、コンデンサ部および接続電極を表面に備えたベース基板と、前記接続電極に実装されている、単結晶からなる平板状の圧電基板の一方主面に第１の励振電極を備え、前記ベース基板に対向している他方主面に第２の励振電極を備える圧電共振子とを備える圧電共振器であって、前記ベース基板の前記圧電共振子に対向する部分以外の領域に前記コンデンサ部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の圧電共振器の製造方法によれば、単結晶からなる平板状の圧電基板の一方主面に第１の励振電極を形成し、他方主面に該他方主面に直交する方向から見て前記第１の励振電極と重なる部分を有する第２の励振電極を形成して、圧電共振子を作製する工程と、接続電極を備えたベース基板を作製する工程と、前記ベース基板の前記接続電極に、前記圧電共振子を前記第２の励振電極が前記ベース基板に対向するように実装して圧電共振器を作製する工程と、実装された前記圧電共振子にレーザー光を当てて、第１の励振電極および第２の励振電極をトリミングするトリミング工程とを含む圧電共振器の製造工程であって、前記トリミング工程において、前記第１の励振電極および前記第２の励振電極を同時にトリミングすることにより、トリミングによりなくなる前記第１の励振電極および前記第２の励振電極の質量がほぼ同じになり、トリミング後の圧電共振子の共振が安定したものになる。
【００１３】
また、前記第１の励振電極および前記第２の励振電極は、前記圧電基板の主面に直交する方向から見て仮想線に対して線対称のパターン形状を有しており、前記トリミング工程にて、前記仮想線に対して線対称にトリミングすることにより、トリミング後の前記第１の励振電極および前記第２の励振電極の対称性が崩れないので、圧電共振子の共振がより安定したものになる。
【００１４】
本発明の圧電共振器は、接続電極を表面に備えたベース基板と、前記接続電極に実装されている、単結晶からなる平板状の圧電基板の一方主面に第１の励振電極を備え、前記ベース基板に対向している他方主面に第２の励振電極を備える圧電共振子とを備える圧電共振器であって、前記ベース基板の前記圧電共振子に対向する部分の少なくとも一部にレーザー光に対する保護層が設けられていることにより、レーザー光で第１の励振電極および第２の励振電極をトリミングする際に、圧電共振子に対向する部分の接続電極の一部がレーザー光により揮発することにより、圧電共振器の共振周波数が変動したり、電気的接続が切れたりすることが抑制できる。
【００１５】
また、本発明の圧電共振器は、コンデンサ部および接続電極を表面に備えたベース基板と、前記接続電極に実装されている、単結晶からなる平板状の圧電基板の一方主面に第１の励振電極を備え、前記ベース基板に対向している他方主面に第２の励振電極を備える圧電共振子とを備える圧電共振器であって、前記ベース基板の前記圧電共振子に対向する部分以外の領域に前記コンデンサ部を備えることにより、レーザー光で第１の励振電極および第２の励振電極をトリミングする際に、圧電共振子に対向する部分のコンデンサ部の一部がレーザー光により揮発することにより、圧電共振器の共振周波数が変動したり、電気的接続が切れたりすることが抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図１、図２に基づいて説明する。図１（ａ）、（ｂ）は本発明の製造方法で製造される圧電共振器の一例である圧電発振器５０であり、図１（ａ）は圧電発振器５０の分解斜視図であり、図１（ｂ）は後述するトリミング痕３０を含む縦断面である。
【００１７】
圧電発振器５０は、ベース基板１の上に圧電共振子１０が導電性接着剤２０、２１を介して搭載され、さらに圧電共振子１０を保護するキャップ４０が被せられて構成されている。
【００１８】
圧電共振子１０は、例えば厚みすべり振動モードの基本波を利用したエネルギー閉じ込め形の圧電共振子１０であり、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ホウ酸リチウム、あるいはランガサイトなどの圧電性を有する材料の単結晶からなる一方方向に長い平板状の圧電基板１１の一方の主面に第１の励振電極１２が形成されており、他方の主面に第２の励振電極１３が形成されている。第１の励振電極１２は、圧電基板１１の短辺の一端側から他端側に向かって延びるように形成され、第２の励振電極１３は、圧電基板１１の短辺の他端側から一端側に向かって延びるように形成される。
【００１９】
第１の励振電極１２と第２の励振電極１３とは圧電共振子１０の主面に直交する方向から見て重なっている部分があり、その部分に圧電振動が生じる。圧電基板１１の短辺の一端側の端面には第１の励振電極１２と導電性接着剤２１を電気で機に接続するための回りこみ電極１２ａが形成されている。第１の励振電極１２、第２の励振電極１３および回りこみ電極１２ａは、金属の薄膜であり、蒸着やスパッタなどで形成される。材質として、例えば、クロムを下地にして銀などで形成される。圧電振動子１０は、ベース基板１に、第２の励振電極１３がベース基板１と対向するように搭載される。
【００２０】
ベース基板１には、３個の接続電極２〜４が形成されており、接続電極２〜４はベース基板１を平行に周回するように形成されている。ベース基板１の材質は、例えば、アルミナなどであり、接続電極２〜４の材質は、例えば、銀や銅である。接続電極２〜４には外部の回路との接続を確実にするために半田や金などでメッキをしてよい。接続電極３の上部の一部およびその周囲には誘電体層５が形成されており、誘電体層５により、接続電極３と接続電極２との間、および、接続電極３と接続電極４との間に容量が生じ、この部分がコンデンサ部となっている。電体層５の材質は、例えばチタン酸バリウムである
誘電体層５は、圧電共振子１０の直下に形成されており、誘電体層５の上には、保護層６が形成されている。保護層６はレーザー光に対する保護層であり、後述のトリミング工程で、圧電共振子１０を透過してきたレーザー光により誘電体層５や接続電極３が揮発するなどして、形状が変化して、コンデンサ部の容量が変わったり、電気的に断線したりすることを抑制できる。保護層６は、例えば樹脂やガラスなどで形成される。レーザー光に対する保護効果を高めるためにアルミナ、シリカおよびチタニアなどの非有機フィラーを含んでいるものが好ましい。
【００２１】
導電性接着剤２０、２１としては、例えば導電性粉末として銀を含んだエポキシ樹脂などが用いられる。
【００２２】
以上のような圧電発振器５０は、例えば次のように作製することができる。公知の単結晶作製方法で、リチウム酸タンタルの圧電基板１１の元となる単結晶を作製する。その単結晶に、蒸着によりクロム、銀の順で蒸着を行ない、第１の励振電極１２、第２の励振電極１３および回りこみ電極１２ａを形成する。この際、第１の励振電極１２と第２の励振電極１３とはほぼ同じ膜厚で、圧電基板１１の主面に平行で長辺方向に垂直な線に対して線対称に形成される。なお、第１の励振電極１２および第２の励振電極１３の全体を対象にしなくても、圧電振動に寄与する部分、すなわち圧電基板１１の主面に直角な方向から見た場合に第１の励振電極１２と第２の励振電極１３とが重なっている部分だけを対称にしてもよい。
【００２３】
その後、励振電極の形成された単結晶化からダイシングにより１つ分の圧電振動子１０を切り出し、圧電振動子１０を得る。圧電振動子１０の寸法は、例えば、厚さ５０〜５００μｍ、幅０．５〜１．５ｍｍ、長さ３〜５ｍｍである。
【００２４】
アルミナ製のベース基板１に、銀の接続電極２〜４となる銀ペーストを印刷し、焼成する。その後、接続電極３の上部に誘電体層５となる誘電体ペーストを印刷し、焼成する。これにより、接続電極３と接続電極２の間、および、接続電極３と接続電極４の間に容量が生じ、これがコンデンサ部がとなる。その後アルミナをフィラーとして含むエポキシ樹脂を印刷し、キュアして、保護層６を形成する。
【００２５】
ベース基板１上の接続電極２、３上に導電性接着剤２０、２１を供給し、その上に圧電共振子１０を、第２の励振電極１３とベース基板１が対向するように置き、導電性接着剤２０、２１をキュアする。このようにして、接続電極２が導電性接着剤２０を介して第２の励振電極と電気的に接続され、接続電極４が導電性接着剤２１および回りこみ電極１２ａを介して第１の励振電極と電気的に接続され、圧電共振子１０が固定される。
【００２６】
この後、コンデンサ部の容量のばらつきや、圧電共振子１０の固定のされかたのばらつきなどで生じる発振周波数の設計値からのズレを少なくし、所定の周波数で発振するように、第１の励振電極１２および第２の励振電極１３をトリミングする。
【００２７】
トリミングは、圧電共振子１０の主面に略直交する方向から、レーザー光などのレーザー光を圧電共振子１０に当てて行なう。レーザー光は、第１の励振電極１２の一部に当たり、その部分を揮発させ、さらに単結晶である圧電基板１１を透過して、第２の励振電極１３の一部に当たり、その部分を揮発させる。つまり、第１の励振電極１２と第２の励振電極１３を同時にトリミングすることができる。これによりレーザー光の当たった部分には、励振電極がなくなりトリミング痕３０ができる。第１の励振電極１２と第２の励振電極１３との距離は比較的短く、レーザー光の幅も変わらないため、第１の励振電極１２にできるトリミング痕３０と第２の励振電極１３にできるトリミング痕３０の形状をほとんど同じにでき、各励振電極がなくなる分の質量変化もほぼ同じであるため、励振電極の質量の差により発生するスプリアスを抑制でき、安定した発振特性が得られる。
【００２８】
なお、トリミング工程で、レーザー光は第２の励振電極１３に当たった後、ベース基板１の上にも当たるため、その部分に誘電体層５や接続電極３があると、これらが揮発して形状が変わり、コンデンサ部の容量が変わったり、断線したりするおそれがあり、保護層６でそれらを保護するが好ましい。
【００２９】
また、図３は、本発明の他の実施例である圧電発振器からキャップをとりのぞいたものであり、上述の圧電共振器と同様に、圧電共振子１１０がベース基板１０１に搭載されている。ただし、誘電体層１０５がベース基板の中央からずれた位置に形成されており、圧電共振子１１０に対向する部分の少なくとも一部にコンデンサ部が形成されてない。より詳しくは、圧電共振子１１０の第１の励振電極１１２と第２の励振電極（図示していないが第２の励振電極１３と同じ形状で形成されている）とが対向している部分に対向している部分の一部には、誘電体層１０５が形成されていない、すなわちコンデンサ部が形成されてない。このような構成にすることにより、トリミング時に、第１の励振電極１１２と第２の励振電極が対向している部分で、直下に誘電体層１０５が形成されていない部分に、レーザー光を当てることによりコンデンサ部への影響を少なくしてトリミングすることができる。なお、さらに接続電極１０３を、第１の励振電極１１２と第２の励振電極が対向している部分に対向している部分に形成しないことにより、レーザー光がベース基板１０１上のものに当たった際の影響をより少なくできる。
【００３０】
トリミングを行なうパターンとしては、第１の励振電極１２および第２の励振電極１３を合わせた励振電極全体が、圧電基板１１の主面に直交する方向から見て仮想線に対して線対称のパターン形状を有している場合、前記仮想線に対して線対称にトリミングすることにより、残る第１の励振電極１２および第２の励振電極１３を合わせた励振電極全体のパターンが線対称になるため、対称性が崩れた際に生じる可能性のあるスプリアスなどが生じることが抑制され、発振がより安定したものになる。
【００３１】
図４（ａ）〜（ｅ）はトリミングのパターンの例で、図４（ａ）〜（ｅ）では、圧電共振子１０ａ〜ｅに形成された、第１の励振電極１２ａ〜ｅおよび第２の励振電極１３ａ〜ｅにトリミングが行なわれ、トリミング痕３０ａ〜ｅが形成されている。圧電共振子１０ａでは、第１の励振電極１２ａおよび第２の励振電極１３ａを合わせた励振電極全体が仮想線Ｌａ１およびＬａ２に対して線対称であり、トリミング痕３０ａも仮想線Ｌａ１およびＬａ２に対して線対称になっている。
【００３２】
圧電共振子１０ｂ〜ｄでも同様に、トリミング痕３０ｂ〜ｄも仮想線Ｌｂ１〜Ｌｄ１およびＬｂ２〜Ｌｄ２に対して線対称になっている。圧電共振子１０ｅでは、トリミング痕３０ｅが仮想線Ｌｅ１に対して線対称になっている。トリミングの際には、調整する周波数の量に対してトリミングパターンとトリミング順を適正化することにより、線対称もしくは線対称に近いパターンでトリミングすることができる。例えば、圧電共振子１０ｅでは、中央のトリミング痕をトリミングする代わりに、３０ｅ−１の部分をトリミングすることで仮想線Ｌｅ２に対しても線対称にできる。
【００３３】
具体的なトリミングの方法としては、半導体レーザーで出力０．３〜５Ｗ程度のレーザー光を当てることにより、第１の励振電極１２および第２の励振電極１３をトリミングするとともに、ベース基板１上の保護層６より下の部分にレーザー光が影響を与えて、コンデンサ容量の変動を起こすことを抑制できる。このようなトリミングにより、例えば発振周波数４ＭＨｚ〜２０ＭＨｚの圧電発振器において３０００ｐｐｍ程度の周波数調整を行なうことができる。
【００３４】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】（ａ）本発明の一実施例である圧電発振器の分解斜視図であり、（ｂ）同圧電発振器の縦段面図である。
【図２】トリミング工程を説明する縦段面図である。
【図３】本発明の他の実施例である圧電発振器の平面図である。
【図４】トリミングパターンを説明する平面図である。
【図５】（ａ）本発明の圧電発振器から得られる共振特性の一例であり、安定した発振が得られるものであり、（ｂ）本発明の範囲外の製造方法で作製された圧電発振器から得られる共振特性の一例であり、第１の励振電極と第２の励振電極との質量の差などによりスプリアスが生じているものである。
【符号の説明】
【００３６】
１・・・ベース基板
２、３、４・・・接続電極
５・・・誘電体層
６・・・保護層
１０・・・圧電共振子
１１・・・圧電基板
１２、１３・・・励振電極
１２ａ・・・励振電極端部の回りこみ電極
２０、２１・・・導電性接着剤
３１・・・トリミング痕
４０・・・キャップ
５０・・・圧電発振器
【図１】
2010130154.tif 000003
【図２】
2010130154.tif 000004
【図３】
2010130154.tif 000005
【図４】
2010130154.tif 000006
【図５】
2010130154.tif 000007