(57)【要約】【課題】周波数調整の工数を低減し、周波数調整を効率よく行うことができる圧電デバイスの製造方法を提供する。【解決手段】圧電デバイスの周波数を測定する工程と、測定された周波数分布１０に基づき、圧電デバイスを、測定された周波数の全範囲の中の周波数調整対象範囲１０ｆが周波数調整対象範囲１０ｆより狭い周波数範囲１０ｅで分割された複数の群Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに分類する工程と、圧電デバイスを、各群Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄごとに一括して熱処理することにより周波数を調整する工程と、を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動片に励振電極を形成する工程と、
前記圧電振動片を固定部材に固定する工程と、
前記圧電振動片を収納部材を用いて封止し、圧電デバイスとして形成する工程と、
前記圧電デバイスの周波数を測定する工程と、
前記圧電デバイスを、前記測定された周波数に基づき当該測定された周波数の全範囲の中の周波数調整対象範囲が当該周波数調整対象範囲より狭い範囲で分割された複数の群に分類する工程と、
前記複数の群に分類された前記圧電デバイスを、前記複数の群の各群ごとに一括して熱処理することにより前記周波数を調整する工程と、を有することを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記熱処理は、前記複数の群の処理温度が同一で、前記複数の群の処理時間が異なるように調整することを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記熱処理は、前記複数の群の処理時間が同一で、前記複数の群の処理温度が異なるように調整することを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水晶振動子や水晶発振器などに代表される圧電デバイスの製造における周波数調整に関して、水晶振動子を構成する水晶振動片の電極上に金属を蒸着して周波数を調整する周波数調整方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１０７２５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、水晶振動片の周波数は、周波数調整後の気密封止工程で発生する熱などの影響により、上記の周波数調整を行った直後の周波数からずれてしまう。そして、この周波数のずれ量をΔｆとした場合、複数の圧電デバイスを同じ条件で製造しても、全ての圧電デバイスのΔｆが等しくはならず、前記複数の圧電デバイス間でΔｆにばらつきが生じる。結果として、所望の値から共振周波数が大きくずれている圧電デバイスが、前記複数の圧電デバイスに含まれた状態で、製造されてしまう。
本発明は、上記課題に着目してなされたものであり、周波数調整の工数を低減し、効率よく周波数誤差の小さい圧電デバイスを製造できる圧電デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明に係る圧電デバイスの製造方法は、圧電振動片に励振電極を形成する工程と、前記圧電振動片を固定部材に固定する工程と、前記圧電振動片を収納部材を用いて封止し、圧電デバイスとして形成する工程と、前記圧電デバイスの周波数を測定する工程と、前記圧電デバイスを、前記測定された周波数に基づき当該測定された周波数の全範囲の中の周波数調整対象範囲が当該周波数調整対象範囲より狭い範囲で分割された複数の群に分類する工程と、前記複数の群に分類された、前記圧電デバイスを、前記複数の群の各群ごとに一括して熱処理することにより前記周波数を調整する工程と、を有することを特徴とする。
【０００６】
上記によれば、圧電デバイスを、測定された周波数に基づき周波数調整対象範囲が周波数調整対象範囲より狭い範囲で分割された複数の群に分類し、分類された各群ごとに一括して熱処理することにより周波数を調整することで、複数の圧電デバイスの周波数調整を、一括して行うことができる。
したがって、周波数誤差の小さい圧電デバイスを効率よく製造することができる。
【０００７】
上記の発明に係る圧電デバイスの製造方法は、前記熱処理は、前記複数の群の処理温度が同一で、前記複数の群の処理時間が異なるように調整することを特徴とする。
【０００８】
上記によれば、熱処理における各群の処理温度が同一であることにより、各群ごとに処理温度が異なる場合と比較して、処理温度に到達するまでの待ち時間が不要となることから、熱処理による周波数調整を、各群間で連続して行うことができる。
【０００９】
上記の発明に係る圧電デバイスの製造方法は、前記熱処理は、前記複数の群の処理時間が同一で、前記複数の群の処理温度が異なるように調整することを特徴とする。
【００１０】
上記によれば、熱処理における、各群の処理時間が同一であることにより、各群ごとに処理時間が異なる場合と比較して、各群が同一時間で熱処理による周波数調整ができることから、各群の製造のサイクルタイムをほぼ同一にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
《構成》
図１は、圧電デバイスの一例として水晶振動子の概略の構成を示す構成図である。図１（ａ）は、水晶振動子１の平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）中のＥ−Ｅ線での断面図である。なお、平面図では蓋体７を省略してある。
【００１２】
水晶振動子１は、パッケージ２、水晶振動片３、内部電極４ａ、内部電極４ｂ、導電性接着剤５、枕部６、蓋体７、シームリング８などから構成されている。
パッケージ２は、セラミックによりベース部２ａと、枠部２ｂとから構成されており、ベース部２ａと枠部２ｂとは焼成により一体化されている。
【００１３】
水晶振動片３は、振動周波数に応じた所定の厚みに研磨された水晶ウエハから、切削などにより形成される。なお、本実施形態では、水晶振動片３をＡＴカット水晶振動片としている。
水晶振動片３の表面には、励振電極３ａが形成され、裏面には励振電極３ｂが形成されている。この際、水晶振動子１の周波数調整前の周波数が、周波数の狙い値より高めになるように、励振電極３ａ，３ｂの厚みを設定する。
【００１４】
内部電極４ａ，４ｂは、パッケージ２のベース部２ａの内面２１に形成されている。
導電性接着剤５は、内部電極４ａ，４ｂに塗布され、水晶振動片３を内部電極４ａ，４ｂに接着し、固定している。
【００１５】
枕部６は、パッケージ２のベース部２ａの内面２１に形成され、水晶振動片３の先端部３ｆを支える。
蓋体７は、コバールなどの金属で形成されており、同じくコバールなどの金属で形成されたシームリング８とシーム溶接され、シームリング８を介してパッケージ２を気密に封止している。
水晶振動片３は、内部電極４ａ，４ｂを介して、励振電極３ａ，３ｂに外部から駆動電圧が印加されると、厚みすべり振動を発振する。
【００１６】
《製造方法》
ここで、水晶振動子１の製造方法について、水晶振動子１の周波数調整方法を中心に、図１〜図６を参照して説明する。
【００１７】
水晶振動子１は、熱処理されることにより、水晶振動片３の内部応力の緩和などに起因して周波数がシフトする特性を有する。
上記特性を詳述すれば次のようになる。
（１）水晶振動子１を加熱処理すると、水晶振動子１の周波数が低い方へシフトする。
（２）複数の水晶振動子１で、上記加熱処理が同じ熱量（処理温度×処理時間）であれば、複数の水晶振動子１の上記シフト量はほぼ同一である。
（３）上記加熱処理の熱量が多いほど、上記シフト量は多くなる。
本実施形態では、この特性を利用して水晶振動子１の周波数調整を行う。
【００１８】
水晶振動子１は、図６のフローチャートに示すような、製造工程で製造される。
ステップＳ１：まず、水晶振動片３に、励振電極３ａ，３ｂを蒸着により形成する。
ステップＳ２：ついで、水晶振動片３を導電性接着剤５によりパッケージ２内の内部電極４ａ、４ｂに接着し、固定する。
【００１９】
ステップＳ３：ついで、パッケージ２をシームリング８を介して蓋体７で覆い、水晶振動片３をパッケージ２内に収納するとともに、パッケージ２内を気密に封止する。
この、水晶振動片３がパッケージ２内に気密に封止された状態で、以下に述べる周波数調整に移行する。
【００２０】
ステップＳ４：周波数調整では、最初に、例えば、１ロットの総ての水晶振動子１の周波数を測定する。この測定結果により、図２に示すように、水晶振動子１の周波数分布１０が分かる。
【００２１】
ステップＳ５：ついで、図３に示すように、水晶振動子１の周波数分布１０に基づき、全周波数範囲の中の周波数調整対象範囲１０ｆを、周波数調整対象範囲１０ｆより狭い周波数範囲で複数の群に分割する。具体的には、後述する周波数の狙い値の範囲１１ａ（図５参照）より狭い周波数範囲で区切る。この場合は、周波数範囲１０ｅで周波数の高い方から順に郡Ａ、群Ｂ、群Ｃ、群Ｄの四つの群に等分している。次に、水晶振動子１を、測定された周波数に基づき各群Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに分類する。
【００２２】
ステップＳ６：ついで、分類された水晶振動子１を、各群Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄごとに一括して熱処理する。この際、図３に示すように、各群Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄごとに中心周波数Ａｃ，Ｂｃ，Ｃｃ，Ｄｃと周波数の狙い値１１との周波数差ΔＡ，ΔＢ，ΔＣ，ΔＤが異なる。例えば、郡Ａの周波数差ΔＡは、群Ｄの周波数差ΔＤの約４倍である。
【００２３】
このため、図４（ｂ）に示す各群Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄごとの熱処理後の水晶振動子１の周波数シフト量Δａ，Δｂ，Δｃ，Δｄが、図３に示す各群Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄごとの周波数差ΔＡ，ΔＢ，ΔＣ，ΔＤと同じになるように、図４（ａ）に示す熱処理条件を設定する。
なお、この熱処理条件と周波数シフト量との相関関係は、予め発明者らが試験データなどの分析結果から知得したものである。
【００２４】
図４（ａ）に示すように、例えば、群Ａは、２５０℃で４時間の熱処理を行うように設定し、熱処理後の周波数シフト量Δａが、周波数差ΔＡと同じになるようにする。
群Ｂは、２５０℃で２時間の熱処理を行うように設定し、熱処理後の周波数シフト量Δｂが、周波数差ΔＢと同じになるようにする。
群Ｃは、２００℃で２時間の熱処理を行うように設定し、熱処理後の周波数シフト量Δｃが、周波数差ΔＣと同じになるようにする。
群Ｄは、２００℃で１時間の熱処理を行うように設定し、熱処理後の周波数シフト量Δｄが、周波数差ΔＤと同じになるようにする。
【００２５】
ステップＳ７：ついで、熱処理後の水晶振動子１の周波数などの特性検査を行う。周波数検査結果を図５に示す。図５の周波数分布２０から、水晶振動子１は、上記熱処理を行うことにより、周波数の狙い値１１を中心値とし上下に許容周波数分の幅を持たせた周波数の狙い値の範囲１１ａ内に収まっており、水晶振動子１の周波数調整が確実に行われている。
【００２６】
なお、本実施形態では、水晶振動子１が圧電デバイスに相当し、水晶振動片３が圧電振動片に相当し、内部電極４ａ，４ｂが固定部材に相当し、パッケージ２、蓋体７、が収納部材に相当する。
【００２７】
《効果》
上記のように、水晶振動子１の周波数分布１０に基づき、周波数調整対象範囲１０ｆを、周波数調整対象範囲１０ｆより狭い周波数範囲１０ｅで複数の群Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに分割し、水晶振動子１を周波数に基づき各群Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに分類し、分類された水晶振動子１を各群Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄごとに一括して熱処理することで、各群Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄごとに水晶振動子１の周波数がシフトし、周波数の狙い値の範囲１１ａ内に収まる。
これにより、水晶振動子１の周波数調整を一括して行うことができることから、周波数調整の工数を低減し、周波数誤差の小さい水晶振動子１の製造を効率よく行うことができる。
【００２８】
（変形例１）
本実施形態では、熱処理について群Ａ及び群Ｂが熱処理の処理温度２５０℃、群Ｃ及び群Ｄが熱処理の処理温度２００℃となっており、群Ａ及び群Ｂと、群Ｃ及び群Ｄとで熱処理の処理温度が異なっているが、これに限定するものではなく、群Ａ、群Ｂ、群Ｃ、群Ｄの総ての群で処理温度を同一にして、群Ａ、群Ｂ、群Ｃ、群Ｄの総ての群で処理時間が異なるように調整してもよい。
【００２９】
これによれば、各群Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄごとに処理温度が異なる場合と比較して、処理温度に到達するまでの待ち時間が不要となることから、熱処理による水晶振動子１の周波数調整を、各群Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ間で連続して行うことができる。
【００３０】
（変形例２）
本実施形態では、熱処理について群Ａが処理時間４時間、群Ｂ及び群Ｃが処理時間２時間、群Ｄが処理時間１時間となっており、群Ａと、群Ｂ及び群Ｃと、群Ｄとで熱処理の処理時間が異なっているが、これに限定するものではなく、群Ａ、群Ｂ、群Ｃ、群Ｄの総ての群で処理時間を同一にして、群Ａ、群Ｂ、群Ｃ、群Ｄの総ての群で処理温度が異なるように調整してもよい。
【００３１】
これによれば、熱処理が、各群Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで同一の処理時間であることにより、各群Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄごとに処理時間が異なる場合と比較して、各群Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが同一時間で熱処理による水晶振動子１の周波数調整を行うことができることから、各群Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの水晶振動子１の製造のサイクルタイムをほぼ同一にすることができる。
【００３２】
なお、本実施形態では、圧電デバイスとして水晶振動子１を例にとり説明したが、これに限定するものではなく、水晶発振器、水晶温度センサ、弾性表面波発振器、弾性表面波共振子、弾性表面波フィルタ、リアルタイムクロックモジュールなどでもよい。
【００３３】
また、本実施形態では、圧電振動片を水晶振動片３としたが、これに限定するものではなく、セラミック、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどを用いた振動片でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態における水晶振動子の構成図。
【図２】本発明の実施形態における水晶振動子の周波数分布図。
【図３】本発明の実施形態における水晶振動子の周波数範囲の分割の説明図。
【図４】本発明の実施形態における水晶振動子の熱処理の説明図。
【図５】本発明の実施形態における水晶振動子の熱処理後の周波数分布図。
【図６】本発明の実施形態における水晶振動子の製造工程フローチャート。
【符号の説明】
【００３５】
１…圧電デバイスとしての水晶振動子、２…収納部材としてのパッケージ、３…圧電振動片としての水晶振動片、３ａ，３ｂ…励振電極、４ａ，４ｂ…固定部材としての内部電極、７…収納部材としての蓋体、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ…群、１０ｅ…周波数調整対象範囲より狭い周波数範囲、１０ｆ…周波数調整対象範囲。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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