(57)【要約】【課題】小型の圧電振動用素子を確実に吸着保持（ピックアップ）することができる圧電振動子の製造方法を提供すること。【解決手段】先ず、圧電材料からなる圧電振動片の表面に、強磁性体材料が用いられた電極を形成した圧電振動用素子を製造する。次に製造された圧電振動用素子の前記電極をプローブの電磁石をオンにしてその磁力により吸着保持し、ベース体に移送する。そして前記電磁石をオフにしてプローブによる吸着保持を解除し、当該プローブを圧電振動用素子から離す。その後、前記ベース体を蓋体で覆って圧電振動用素子が配置される空間を気密に封止することで圧電振動子を製造する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電材料からなる圧電振動片の表面に、強磁性体材料が用いられた電極を形成した圧電振動用素子を製造する工程と、
製造された圧電振動用素子の前記電極をプローブの電磁石をオンにしてその磁力により吸着保持し、ベース体に移送する工程と、
次いで前記電磁石をオフにしてプローブによる吸着保持を解除し、当該プローブを圧電振動用素子から離す工程と、
その後、前記ベース体を蓋体で覆って圧電振動用素子が配置される空間を気密に封止する工程と、を含むことを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項２】
前記プローブにより移送される圧電振動用素子はウエハ上にて多数分断された状態にあることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項３】
前記プローブの電磁石の表面には、当該電磁石が圧電振動用素子の電極に直接接触することを避けるために樹脂によりコーティングされていることを特徴とする請求項１または２に記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項４】
圧電材料からなる圧電振動片と、
この圧電振動片の表面に形成され、組み立て時にその磁力でピックアップされるために強磁性体材料が用いられた電極と、を備えたことを特徴とする圧電振動用素子。
【請求項５】
前記電極は、強磁性体材料層の上に金層を積層した積層体を備え、前記金層の表面が露出していることを特徴とする請求項４に記載の圧電振動用素子。
【請求項６】
請求項４に記載の圧電振動用素子を支持するベース体と、
このベース体の上を覆って圧電振動用素子の配置空間を気密空間とする蓋体と、
前記ベース体の外側に設けられた外部電極と、
この外部電極と前記圧電振動用素子の励振電極とを電気的に接続する手段と、を備えたことを特徴とする圧電振動子。
【請求項７】
請求項６に記載の圧電振動子とこの圧電振動子を発振させる発振回路とを備えたことを特徴とする発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動用素子の構造及びこの素子を用いた圧電振動子の製造方法の技術分野に属するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の水晶振動子の一例を図９の断面図により説明する。図９中の１０はパッケージであり、このパッケージ１０に、両主面に電極１１ａ，１１ｂが形成された水晶振動用素子１２が格納されている。前記パッケージ１０は、上面が開口しているセラミック製のケース体１３と、金属製の蓋体１４とから構成されている。前記ケース体１３と蓋体１４とは、図示しないシール材を介してシーム溶接され、その内部は真空状態となっている。前記水晶振動用素子１２は、パッケージ１０内部の空間に伸び出した横向きの姿勢で水晶振動用素子１２の一面側に形成された電極１１ｂが導電性接着剤１６によって台座１７の表面に形成された導電路１８，１９（１８は紙面奥側の導電路である）部分に固定されている。
【０００３】
このようにして構成された水晶振動子の発振動作は、ケース体１３の両側面に設けられた外部端子２０，２１、導電路１８，１９及び導電性接着剤１６を通って水晶振動用素子１２の両主面に形成されている電極１１ａ，１１ｂに電圧が印加されることで起こる。
【０００４】
上述した水晶振動子の製造方法について簡単に述べる。先ず、両主面に電極１１ａ，１１ｂが形成された水晶振動用素子１２をマトリックス状に連続して配置した水晶ウエハを準備する。続いて前記水晶ウエハを水晶振動用素子１２の外郭に沿ってダイシング等により切断分割して個片化する。そして個片化した水晶振動用素子１２を吸着ノズルによってピックアップし、セラミックス製の基板表面に複数形成された凹部内に１個ずつ配置する。
【０００５】
この吸着ノズルのピックアップ動作を簡単に述べると、図１０に示すように吸着ノズル２２は、吸引ポンプ２３が孔２４を通して吸引することで、吸着ノズル２２の先端面に水晶振動用素子１２が吸着するようになっている。またこの状態で吸着ポンプ２３による吸引を停止することで、吸着ノズル２２の先端面に吸着している水晶振動用素子１２が解除される。
【０００６】
この吸着ノズル２２によってセラミック製の基板表面に形成された凹部全てに水晶振動用素子１２を載置した後、前記セラミックス製の基板と同じ形状をした金属製の基板をシール材を介して貼り合わせ、そしてシール材部分を加熱してシール材を溶融させて、前記セラミックス製の基板の表面に金属製の基板を固着させる。その後、この積層体を当該積層体に形成された区画ラインに沿ってダイシング等により切断することで、図９に示す水晶振動子が完成することになる。
【０００７】
しかし、上述した水晶振動子の製造方法において次のような問題がある。近年、水晶振動子の小型化に伴って、水晶振動用素子１２の小型化が進んでいる。その大きさは具体的には２ｍｍ２以下と極めて小さくなっている。このため吸着ノズル２２が目標とする水晶振動用素子１２を吸着する際に、目標とする水晶振動用素子１２の周囲にある水晶振動用素子１２を吸着してしまうおそれがあり、上述した吸着ノズル２２も小型の水晶振動用素子１２に合わせてその大きさを小さくする必要がある。しかし、吸着ノズル２２を小さくすると、それに伴って吸着ノズル２２の先端面に形成された吸引孔の内径も小さくなり、そのため十分な吸引力を確保できないおそれがある。
【０００８】
一方、特許文献１には、水晶振動子の表面に強磁性体材料を形成し、さらに水晶振動子を収納するキャップ内壁面に水晶振動子の表面に形成された強磁性体材料と対向するように永久磁石を取り付けることで、永久磁石の吸引力により重力による水晶振動子の変形を防止することが記載されているが、この技術は上述したように小型の水晶振動用素子を吸着保持することを目的としたものではない。
【０００９】
【特許文献１】特開昭５４−６５４９７（図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、小型の圧電振動用素子を確実に吸着保持（ピックアップ）することができる圧電振動子の製造方法、この製造方法に用いられる圧電振動用素子、この製造方法によって製造された圧電振動子及び発振器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、圧電材料からなる圧電振動片の表面に、強磁性体材料が用いられた電極を形成した圧電振動用素子を製造する工程と、
製造された圧電振動用素子の前記電極をプローブの電磁石をオンにしてその磁力により吸着保持し、ベース体に移送する工程と、
次いで前記電磁石をオフにしてプローブによる吸着保持を解除し、当該プローブを圧電振動用素子から離す工程と、
その後、前記ベース体を蓋体で覆って圧電振動用素子が配置される空間を気密に封止する工程と、を含むことを特徴とする。  
上述した圧電振動子の製造方法において、前記プローブにより移送される圧電振動用素子はウエハ上にて多数分断された状態にあることが好ましい。また前記プローブの電磁石の表面には、当該電磁石が圧電振動用素子の電極に直接接触することを避けるために樹脂によりコーティングされていることが好ましい。
【００１２】
また本発明の圧電振動用素子は、圧電材料からなる圧電振動片と、この圧電振動片の表面に形成され、組み立て時にその磁力でピックアップされるために強磁性体材料が用いられた電極と、を備えたことを特徴とする。またこの圧電振動用素子において、前記電極は強磁性体材料層の上に金層を積層した積層体を備え、前記金層の表面が露出していることが好ましい。
【００１３】
また本発明の圧電振動子は、上述した圧電振動用素子を支持するベース体と、このベース体の上を覆って圧電振動用素子の配置空間を気密空間とする蓋体と、前記ベース体の外側に設けられた外部電極と、この外部電極と前記圧電振動用素子の励振電極とを電気的に接続する手段と、を備えたことを特徴とする。  
また本発明の発振器は、上述した圧電振動子とこの圧電振動子を発振させる発振回路とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、圧電材料からなる圧電振動片の表面に、強磁性体材料が用いられた電極を形成した圧電振動用素子を用いるため、吸着ノズルを用いて吸着保持（ピックアップ）させることができなかった小型の水晶振動用素子を、プローブの磁力により確実に吸着保持させることができる。従って、水晶振動子の製造において小型の水晶振動用素子の移送が可能となり非常に便利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明に係る圧電振動子である水晶振動子の実施の形態について説明する。図１は本発明の水晶振動子の断面図である。図１に示す水晶振動子において、従来技術の項のところで図９を用いて説明した部分と同じ部分には同じ符号を付すと共に、その説明を省略する。図１に示すようにパッケージ１０内には大きさが２ｍｍ２以下この例では１．５ｍｍ２の板状の水晶振動片３０が格納されている。図２に示すようにこの水晶振動片３０の両主面には、強磁性体材料３１ａ，３１ｂ例えばニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）等が形成されていると共に、当該強磁性体材料３１ａ，３１ｂの表面には金（Ａｕ）膜３２ａ，３２ｂが形成されている。この強磁性体材料３１ａ，３１ｂ及びＡｕ膜３２ａ，３２ｂは水晶振動片３０を励振させる電極３３ａ，３３ｂとして用いられる。
【００１６】
このように水晶振動片３０の表面に強磁性体材料３１ａ，３１ｂとＡｕ膜３２ａ，３２ｂとをこの順に積層して電極３３ａ，３３ｂを形成することで水晶振動片３０からの電極３３ａ，３３ｂの剥がれを防いでいる。即ち、Ａｕ膜３２ａ，３２ｂは水晶振動片３０との密着性が低いことから水晶振動片３０とＡｕ膜３２ａ，３２ｂとの間に強磁性体材料３１ａ，３１ｂを形成している。前記強磁性体材料３１の膜厚は、後述する磁界が生じるプローブにより前記水晶振動用素子３が吸着保持（ピックアップ）できる程度の膜厚、具体的には２００Å以上であることが必要である。
【００１７】
前記水晶振動片３０の表面に強磁性体材料３１ａ，３１ｂ及びＡｕ膜３２ａ，３２ｂからなる電極３３ａ，３３ｂを形成した水晶振動用素子３は、パッケージ１０内部の空間に伸び出した横向きの姿勢で当該水晶振動用素子３の一面側に形成された電極３３が導電性接着剤１６によって台座１７の表面に形成された導電路１８，１９（１８は紙面奥側の導電路である）部分に固定されている。このようにして構成された水晶振動子の発振動作は、ケース体１３の両側面に設けられた外部端子２０，２１、導電路１８，１９及び導電性接着剤１６を通って水晶振動用素子３の両主面に形成されている電極３３ａ，３３ｂに電圧が印加されることで起こる。
【００１８】
ここで上述した水晶振動子を製造する方法を説明する前に、後述する製造方法において用いられるプローブの一例について図３及び図４を参照しながら説明する。図３はプローブ４の構成を示す概略断面図である。図３中の４０は直径が０．４ｍｍの円柱状の金属体である。この金属体４０の周囲には例えば直径０．２ｍｍの銅線４２が螺旋状に設けられている。前記銅線４２の上流側にはスイッチ部４３を介して電源部４４が設けられており、当該電源部４４から銅線４２に電流を流すことによって金属体４０の先端部４１に磁界が生じるようになっている。つまりプローブ４はこの例ではソレノイド型の電磁石により構成されている。
【００１９】
このプローブ４の動作を述べると、図４（ａ）に示すようにスイッチ部４３をオフにした状態でプローブ４の先端部４１を水晶振動用素子３の表面に接触させる。続いて図４（ｂ）に示すようにスイッチ部４３をオンにしてプローブ４の先端部４１に磁界を生じさせ、この磁界により水晶振動用素子３の表面に形成されている強磁性体材料３１ａ，３１ｂが引き寄せられてプローブ４の先端面に小型の水晶振動用素子３が吸着するようになっている。またこの状態でスイッチ部４３をオフにすることで、プローブ４の先端面に吸着している小型の水晶振動用素子３が解除される。また図３に示すように前記金属体４０の先端部４１の表面には前記プローブ４による吸着時に前記水晶振動用素子３の表面に傷が入らないようにするために樹脂膜４８が形成されている。
【００２０】
次に上述した水晶振動子の製造方法について図５〜図７を参照しながら説明する。先ず、図５に示すように両主面に電極３ａ，３ｂが形成された水晶振動用素子３をマトリックス状に配置した水晶ウエハ５０を準備する。ここでこの水晶ウエハ５０の製造方法について簡単に説明しておく。先ず、素子用のウエハを準備し、このウエハに対してエッチング等によりマトリックス状に水晶振動片を形成する。次に各水晶振動片３０の両主面に強磁性体材料３１を下層にＡｕ膜３２を上層とした電極膜３３を形成する。続いて図５に示すように載置台５３に載置されている前記水晶ウエハ５０を水晶振動用素子３の外郭に沿ってダイシング等により切断分割して個片化する。
【００２１】
次に図５に示すようにプローブ４を支持する支持部４５を上下方向に駆動する駆動機構４６によって所定の高さ位置まで下降させて、図４（ａ）に示すようにスイッチ部４３をオフにした状態でプローブ４の先端部４１を個片化した水晶振動用素子３の表面に接触させる。続いて図４（ｂ）に示すようにスイッチ部４３をオンにしてプローブ４の先端部４１に磁界を生じさせ、プローブ４の先端面に個片化した水晶振動用素子３をその磁力により吸着させる。しかる後、図５に示すように支持部４５を駆動機構４６によって所定の高さ位置まで上昇させ、さらに支持部４５を水平方向に駆動する駆動機構４７によって表面に凹部５２が複数形成されたセラミックス製の基板５１まで移動させる。この基板５１は図５に示すようには載置台５４に載置されている。
【００２２】
そして支持部４５を駆動機構４６によって所定の高さ位置まで下降させて、水晶振動用素子３を前記凹部５２内に進入させる。しかる後、スイッチ部４３をオフにして前記プローブ４による吸着を解除させて、凹部５２内に導電性接着剤１６を介して水晶振動用素子３を載置させる。前記凹部５２内には導電路１８，１９が形成されており、当該凹部５２内に水晶振動用素子３を載置することで、水晶振動用素子３の表面に形成された電極３３ａ，３３ｂと凹部５２内に形成された導電路１８，１９とが導電性接着剤１６を介して電気的に接続される。
【００２３】
前記プローブ４によってセラミック製の基板５１表面に形成された凹部５２全てに水晶振動用素子３を上述のようにして載置した後、図６に示すように前記セラミックス製の基板５１と同じ形状をした金属製の基板６０を図示しないシール材を介して貼り合わせ、そしてシール材部分を加熱してシール材を溶融させて、前記セラミックス製の基板５１の表面に金属製の基板６０を固着させる。その後、図７に示すように金属製の基板６０の表面をダイシングテープ７０で覆い、このダイシングテープ７０の上から図示しないダイシングソーでダイシングライン７１に沿って切ることで、セラミックス製の基板５１から水晶振動子が１個ずつ切り分けられて行く。そして切り出された水晶振動子の両側面に外部端子２０，２１を設けることで、図１に示す水晶振動子が完成する。
【００２４】
上述の実施の形態によれば、図２に示すように水晶振動片３０の表面に、強磁性体材料３１ａ，３１ｂを形成した圧電振動用素子３を用いるため、従来技術の項で述べたように吸着ノズルを用いて吸着保持（ピックアップ）させることができなかった小型の水晶振動用素子を、図４に示すようにプローブ４の磁力により確実に吸着保持させることができる。従って、図５〜図７を用いて説明したように水晶振動子の製造において小型の水晶振動用素子３の移送が可能となり非常に便利である。
【００２５】
また上述の実施の形態の水晶振動用素子３は、図２に示すように水晶振動片３０の両主面に、強磁性体材料３１ａ，３１ｂとＡｕ膜３２ａ，３２ｂとをこの順に積層し、この積層膜を電極３３ａ，３３ｂとして構成しているが、水晶振動片３０の両主面に強磁性体材料３１ａ，３１ｂのみ形成し、この強磁性体材料３１ａ，３１ｂを電極３３ａ，３３ｂとして構成してもよい。また強磁性体材料３１とＡｕ膜３２とをこの順に積層した電極膜３３あるいは強磁性体材料３１のみからなる電極膜３３を水晶振動片３０の片面に形成して水晶振動用素子３を構成してもよい。このような構成であってもプローブ４の磁力により確実に吸着保持することができる。
【００２６】
また図１に示す水晶振動子は、図８に示すように発振回路８０の回路部品が搭載されている配線基板８１に搭載され、これにより水晶発振器８が構成される。  
またＳＡＷ（Surface Acoustic Wave: 表面弾性波）デバイスの製造において小型のＳＡＷ素子を移送するにあたって、上述したプローブ４を用いて小型のＳＡＷ素子を移送するようにしてもよい。この場合、ＳＡＷ素子を構成する電極としては強磁性体材料が用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態に係る水晶振動子を示す概略縦断面図である。
【図２】前記水晶振動子に格納される水晶振動用素子を示す概略縦断面図である。
【図３】プローブの先端部の構成を示す概略断面図である。
【図４】前記プローブの動作について説明する説明図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る水晶振動子の製造方法を示す概略斜視図である。
【図６】セラミック製の基板と金属製の基板とを重ね合せる様子を示す概略斜視図である。
【図７】セラミックス製の基板を１個１個の水晶振動子に切り分けて行く様子を示す概略平面図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る水晶発振器を示す概略図である。
【図９】従来の水晶振動子を示す概略縦断面図である。
【図１０】吸着ノズルの構造を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０  パッケージ
１３  ケース体
１４  蓋体
３    水晶振動用素子
３０  水晶振動片
３１ａ，３１ｂ  強磁性体材料
３２ａ，３２ｂ  Ａｕ膜
３３ａ，３３ｂ  電極
４    プローブ
４０  金属体
４１  先端部
４２  銅線
４３  スイッチ部
４４  電源部
４５  支持部
４６，４７  駆動機構
５０  水晶ウエハ
５１  セラミックス製の基板
５２  凹部
５３，５４  載置台
６０  金属製の基板
７０  ダイシングテープ
７１  ダイシングライン
８    水晶発振器
８０  発振回路
８１  配線基板
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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