(57)【要約】【課題】  従来の圧電デバイスの周波数調整方法において、イオンガン電源印加電圧を可変する方法では、微少な周波数調整レート時におけるレート制御が難しく、因って圧電振動板の周波数の測定を印加電圧可変の都度行わなくてはならない。例えば圧電デバイス２００個を１パレットとして印加電圧の変更回数が２回の周波数調整工程を行った場合、６００回もの周波数測定を行わなくては正確なレート制御ができず、非常に作業性生産性が悪くなる。【解決方法】  イオンエッチング法を用いた圧電デバイスの周波数調整方法において、イオンビーム射出口と、圧電デバイスに搭載した圧電振動板に形成された励振用電極膜上に配置されたマスク板との間に、この励振電極膜の所望のエッチングレートに応じた量に該イオンビーム射出口から射出されたイオン量を変化させるためのイオン遮蔽板を配置する圧電デバイスの周波数調整方法である。【選択図】図１
2006238241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンエッチング法を用いた圧電デバイスの周波数調整方法において、
イオンビーム射出口と、圧電デバイスに搭載した圧電振動板に形成された励振用電極膜上に配置されたマスク板との間に、該励振電極膜の所望のエッチングレートに応じた量に該イオンビーム射出口から射出されたイオン量を変化させるためのイオン遮蔽板を配置することを特徴とする圧電デバイスの周波数調整方法。
【請求項２】
該イオン遮蔽板において、該イオン遮蔽板の該イオンビームが通過する主面領域に、所望のイオン量を通過させるための該イオン遮蔽板表裏主面を貫通する穴を複数個形成してあり、且つ該貫通穴の開口部の大きさ又は該貫通穴の形成個数が異なる該イオン遮蔽板を複数使用することでエッチングレート量を可変することを特徴とする請求項１記載の圧電デバイスの周波数調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、イオンエッチングを用いた圧電デバイスの周波数調整方法に関し、特に圧電デバイスに搭載される圧電振動板の共振周波数が、基本波で１００ＭＨｚ以上の高周波の圧電デバイスの周波数調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電振動子や圧電発振器等の圧電デバイスの製造において、圧電デバイスの周波数調整方法には、圧電デバイス内の圧電振動板の表面に設けた金属製の励振用電極上に、更に金属を蒸着させて、所望の振動周波数を得る蒸着法と、圧電振動板の表面に設けた金属製の励振用電極膜にイオンを衝突させエッチングすることにより、所望の周波数を得るイオンエッチング法が用いられている。
【０００３】
イオンエッチング法を用いた圧電デバイスの周波数調整方法では、まず、外形形状を短冊型等の任意の形状に圧電素板を切断研磨加工する。次に、この圧電素板を複数並置し、その圧電素板の表裏両主面上に電極形状を形成したマスクで覆い、金等の金属又は合金をマスク上から蒸着して、圧電素板上に励振用電極膜を形成して圧電振動板と成す。
【０００４】
この際、圧電素板上に形成する電極膜の蒸着量としては、所望の周波数より低くなるような蒸着量とする。即ち、所望の周波数が得られる励振用電極膜の厚さよりも、膜厚が厚い励振用電極膜を圧電素板表裏主面上に形成する。その後、励振用電極膜を形成した圧電振動板を、セラミックパッケージ等の内部に搭載し、導電性接着剤やバンプなどにより、パッケージに設けた電極端子と励振用電極膜とを電気的に接続した状態の圧電デバイスを形成する。
【０００５】
次に、このように形成した圧電デバイスを保持具に装着し、圧電デバイス内の圧電振動板の励振用電極膜にイオンガンで発生させたイオンをビーム化し衝突させることで、励振用電極膜を構成する金属分子を圧電デバイス外にはじき飛ばす。このように励振用電極膜の膜厚を、物理的に所望の周波数が得られる膜厚まで薄くすることで、所望の振動周波数が得られる。
【０００６】
尚、上記記載の周波数調整方法については、以下のような先行技術文献が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平４−１９６７０７号公報
【特許文献２】特開２００１−２８５００２号公報
【特許文献３】特開平４−１１６１６７号公報
【０００８】
尚、出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を本件出願時までに発見するに至らなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のような圧電デバイスの周波数調整方法では、イオンを生成し、そのイオンを射出するイオンガンが使用されている。従来の周波数調整方法おけるイオンガンから射出されるイオンによる周波数調整レートの制御では、イオンガン電源印加電流の可変することにより、周波数調整レートの制御を行っていた。
【００１０】
しかし、周波数調整工程では、まず最終的に所望する励振周波数近傍まで比較的早い調整レート（イオンガンへの印加電圧が大きい）でエッチングを行い、その後数段階に分けて調整レート速度を落としたエッチングを行い最終的に所望する励振周波数にしているが、各段階における周波数調整レートが多々異なるため、一台のイオンガンでは広い周波数範囲での周波数調整が困難であった。
【００１１】
又、イオンガン電源印加電圧を可変する方法での周波数調整では、微少な周波数調整レート時におけるレート制御が難しく、因って圧電振動板の周波数の測定を印加電圧可変の都度行わなくてはならない。例えば圧電デバイス２００個を１パレットとして印加電圧の変更回数が２回の周波数調整工程を行った場合、６００回もの周波数測定を行わなくては正確なレート制御ができず、非常に作業性生産性が悪くなる。
【００１２】
更に、その周波数を測定する際には、一般的に圧電振動板が搭載された圧電デバイスに形成されている電極パッド等に、周波数測定装置の測定コンタクト端子を接触させて、その電極パッドに電気的に接続された圧電振動板の周波数を測定しているが、その際の接触圧力を発生させるためにスプリング等の弾性体を使用している場合では、測定毎に微細な誤差が生じてしまい、正確な周波数調整が難しく、とりわけ基本波振動において１００ＭＨｚ以上で励振する所謂高周波の圧電振動板では、その誤差の影響が大きくなってしまう。更に、イオンガン電源印加電圧を可変することにより、イオンの状態を正確に特定することが難しくなり、因って周波数調整の精度が悪くなる場合がある。
【００１３】
更に又、上記先行技術文献情報として開示した特許文献３に記載のような周波数調整方法には、同文献に記載のようなマスクにてイオン量を可変する旨の開示があるが、このような形態のマスクを使用すると、イオン量を低減させる場合、圧電振動子の電極膜に照射されるイオンのエッチング領域が非常に狭く且つ１点集中になるため、電極膜全体としての厚み及び質量のバランスが悪くなり、圧電振動子としての振動特性に悪影響が生じる恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、前記課題を鑑みて成されたものであり、イオンエッチング法を用いた圧電デバイスの周波数調整方法において、イオンビーム射出口と、圧電デバイスに搭載した圧電振動板に形成された励振用電極膜上に配置されたマスク板との間に、この励振電極膜の所望のエッチングレートに応じた量に該イオンビーム射出口から射出されたイオン量を変化させるためのイオン遮蔽板を配置することを特徴とする圧電デバイスの周波数調整方法である。
【００１５】
又、上記イオン遮蔽板において、このイオン遮蔽板のイオンビームが通過する主面領域に、所望のイオン量を通過させるためのイオン遮蔽板表裏主面を貫通する穴を複数個形成してあり、且つこの貫通穴の開口部の大きさ又は貫通穴の形成個数が異なるイオン遮蔽板を複数使用することで、エッチングレート量を可変することを特徴とする前段落記載の圧電デバイスの周波数調整方法でもある。
【発明の効果】
【００１６】
このような圧電デバイスの周波数調整方法を用いることにより、圧電デバイスに搭載された圧電振動板の励振用電極膜のイオンエッチング量を複数のイオン遮蔽板により適宜可変できることから、一台の周波数調整装置で、広い範囲の周波数に対応した周波数調整レートが制御でき、更に、微少な周波数調整レート時におけるレート制御が正確且つ容易になる作用を奏する。
【００１７】
又、正確なレート制御が可能となることから、圧電振動板の周波数を調整時に測定する回数を少なくすることができ、且つ周波数測定毎の誤差の発生も最小限度に抑えることができことにより、安価で製品毎の特性のバラツキが非常に小さい圧電デバイスを提供することができる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、この発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
図１はこの発明における圧電デバイスの周波数調整方法の概略を、圧電デバイスの一つである圧電振動子の断面図を用いて例示した構成図である。図２は、図１に示したイオン遮蔽板の一形態を表した平面図であり、（ａ）及び（ｂ）において貫通穴の形成個数に違いがある。図３は図１に示したイオン遮蔽板の他の形態を表した平面図であり、（ａ）及び（ｂ）において貫通穴の開口部径に違いがある。尚、各図において説明を明りょうにするため部品や構造体の一部を図示していない。又、図面内の各寸法も一部誇張して図示しており、各図において同一の符号は同様の対象を示すものとする。
【実施例】
【００１９】
まず、イオンビームを生成する機構としては、イオンガン装置内の放電室にはガス管が設けられ、ガス管を通って不活性ガスであるアルゴン（Ａｒ）ガスが放電室内に流入する。放電室内のＡｒガスは、筒状の放電電極と、通電加熱したフィラメントとの間に直流放電をさせることで発生するプラズマによりイオン化し、Ａｒ＋イオンが生成される。
【００２０】
生成されたＡｒ＋イオンは、放電室内から、高電圧が印可されている電極板に引き寄せられ、電極板に形成されたイオン通過口を通り、放電室外に引き出される。電極板１６は、放電室から出るＡｒ＋イオン量を間接的に制御すると共に、イオン加速電極板をＡｒ＋イオンの衝突から保護する作用がある。
【００２１】
電極板を通過したＡｒ＋イオンは、高電圧が印可されているイオン加速電極板に更に引き寄せられ加速する。イオン加速電極板にもイオン通過口が形成されており、イオン通過口を通過したＡｒ＋イオンにより、イオンビームが形成され、イオンビーム射出口１１より圧電振動子１０内の圧電振動板１２主面上に形成した励振用電極膜１３に、Ａｒ＋イオンが衝突することで励振用電極膜１３がエッチングされ、圧電振動板１２の励振周波数を所望の周波数に調整する。尚、圧電振動子１０は周波数調整工程において複数マトリックス状に配列した形態を１パレットととして作業を行っている。又、これら配列した複数個の圧電振動子１０上には、照射されるイオンビームから励振用電極膜１３以外の構造体を保護する為のマスク板１４が配置されている。イオンビームはマスク板１４に形成されたイオン通過穴１５を通って励振用電極膜１３のみに照射される。
【００２２】
ここで、本発明のでは、図１のように、イオンビーム射出口１１とマスク板１４に形成したイオン通過穴１５との間にイオン遮蔽板１６を配置している。このイオン遮蔽板１６は図２又は図３のような形態をしており、平板状のイオン遮蔽板１６のイオンビームが入射及び射出する表裏両主面のイオンビーム照射領域には複数個の貫通穴１７が形成されている。その貫通穴１７の形成個数や開口部の大きさを所望のイオン量より適宜可変したイオン遮蔽板１６を配置することで、励振用電極膜１３に照射されるイオン量を直接的且つ正確に制御できるので、周波数調整レートを安定的に制御できるようになる。又、複数個の貫通穴１７はイオンビーム照射領域全域に均等に分布されるように形成されているので、励振用電極膜１３の全面を均一にイオンエッチングできる。図２及び図３において、（ａ）に記載のイオン遮蔽板の方が（ｂ）に記載のイオン遮蔽板に比べてイオン通過量が少なくなる形態を示している。又、これらイオン遮蔽板１６の形成及び交換作業は非常に簡易に行うことができるので、イオンビーム量を安定的に可変することができ、広い周波数範囲での周波数調整が容易に実施できる。
【００２３】
又、本発明の実施形態では、イオンガン装置とイオン遮蔽板１６との様々な組み合わせの場合のイオン照射量が定量的に導き出せるので、励振用電極膜１３のエッチングレートも実際のレート量に非常に近い値を事前にシミュレーション等で予測可能となり、エッチング状況を確認するために行っている圧電振動板１２の励振周波数の測定回数を少なくすることができる。図１に開示したような圧電振動子１０の場合では、その内部に搭載した圧電振動板１２の励振周波数を測定する為に、周波数測定装置の測定コンタクト端子を、圧電振動板１２に形成された励振用電極膜１３と電気的に接続されている外部接続用端子１８にスプリング等の弾性力を利用して圧接している。
【００２４】
尚、上記実施例ではイオン遮蔽板１６の外形形状を方形及び円形のものを開示したが、他の形状でも良く、又、イオン遮蔽板１６に形成した貫通穴の開口部形状も、本実施例開示の形状以外の形状を用いても良い。
【００２５】
又、本実施例においては、圧電デバイスの一つである圧電振動子で説明を行ったが、圧電デバイスを構成する容器体内に圧電振動板と一緒に少なくとも発振回路を形成した集積回路素子等を搭載した圧電発振器においても本発明の構成及び作用効果は同様に奏することが可能である。また、圧電振動板として平板状の圧電振動板を用いる場合にも本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、この発明における圧電デバイスの周波数調整方法の概略を、圧電デバイスの一つである圧電振動子の断面図を用いて例示した構成図である。
【図２】図２は、図１に示したイオン遮蔽板の一形態を表した平面図であり、（ａ）及び（ｂ）において貫通穴の形成個数の異なるイオン遮蔽板を示している。
【図３】図３は、図１に示したイオン遮蔽板の他の形態を表した平面図であり、（ａ）及び（ｂ）において貫通穴の開口部径の異なるイオン遮蔽板を示している。
【符号の説明】
【００２７】
１０・・・圧電振動子（圧電デバイス）
１１・・・イオンビーム射出口
１２・・・圧電振動板
１３・・・励振用電極膜
１４・・・マスク板
１６・・・イオン遮蔽板
１７・・・貫通穴
【図１】
2006238241.tif 000003
【図２】
2006238241.tif 000004
【図３】
2006238241.tif 000005