(57)【要約】【課題】  圧電振動片の周波数を調整するとき、圧電デバイスに電気的な悪影響を及ぼさずに、加工レートを高くして圧電振動片に金属膜を蒸着することができる、圧電デバイスの周波数調整方法、その方法を用いて製造された圧電デバイス、及び、その方法に用いられるマスクを提供する。【解決手段】  圧電デバイス１１の周波数調整方法は、圧電デバイス１１の圧電振動片１４の形状に合わせた開口孔３１を有するマスク２６を介して、圧電振動片１４のみに金属粒子１９を蒸着させて、周波数の調整を行う。詳しくは、周波数測定器２４を用いて圧電振動片１４の周波数を観測しながら、圧電振動片１４のみに蒸発させた金属粒子１９を蒸着させる。圧電振動片１４の周波数が所望の周波数に達したところで、圧電振動片１４への金属粒子１９の蒸着を停止する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動片と、前記圧電振動片と平面的に並べられて配置された前記圧電振動片を駆動する電子回路とを有する圧電デバイスであって、
前記圧電振動片を所望の周波数に調整すべく、前記圧電振動片の形状に合わせた形状の開口孔を有するマスクを用いて、前記圧電振動片に前記開口孔を介して前記調整のための金属膜を蒸着する蒸着工程と、
前記圧電振動片の周波数を測定する周波数測定工程と、
を有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】
請求項１に記載の圧電デバイスの周波数調整方法であって、
前記開口孔は、前記開口孔の全周に、前記金属膜を供給する側に対して広がるように斜面が形成されてい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３】
請求項１又は２に記載の圧電デバイスの周波数調整方法であって、
前記金属膜は、金の粒子であ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４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧電デバイスの周波数調整方法であって、
前記電子回路は、前記圧電振動片を駆動させるＩＣチップと、前記圧電振動片と前記ＩＣチップとを電気的に接続する電極パターンと、の少なくとも一方であ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５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧電デバイスの周波数調整方法を用いて形成されたことを特徴とする圧電デバイス。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の圧電デバイスの周波数調整方法に用いられることを特徴とするマスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、圧電デバイスを構成する振動子に金属膜を付着させて周波数を調整する、圧電デバイスの周波数調整方法、その方法を用いて製造された圧電デバイス、及び、その方法に用いられるマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記した圧電デバイスは、図５に示すように、圧電振動片１０２と、圧電振動片１０２を駆動するＩＣチップ１０３と、これらを電気的に接続する電極パターン１０４と、これらを収納するパッケージ１０５とを有する。圧電デバイス１０１は、圧電振動片１０２に金属膜を蒸着させて、圧電振動片１０２の重さを変えることにより、周波数の調整が行われる。
【０００３】
圧電デバイス１０１の周波数調整方法は、例えば、特許文献１に記載のような、真空蒸着装置（周波数調整装置）が用いられる。詳しくは、真空蒸着装置によって蒸発させた金属膜１１１を、図５に示すようなマスク１０６に形成された開口孔１０６ａを介して、圧電振動片１０２に蒸着させる。この開口孔１０６ａは、圧電振動片１０２に金属膜１１１を蒸着させる加工レート（単位時間当たりの蒸着量）を確保するために、圧電振動片１０２全体を含む丸状に形成されている。これにより、蒸発した金属膜１１１が、圧電デバイス１０１における開口孔１０６ａの大きさに相当する領域に蒸着する。このような蒸着処理を、図示しない周波数測定器で圧電振動片１０２の周波数を観測しながら行うことにより、圧電振動片１０２の周波数を所望の周波数に調整する。
【０００４】
しかしながら、上記のような開口孔１０６ａでは、金属膜１１１が、圧電振動片１０２以外のＩＣチップ１０３や電極パターン１０４に付着することから、リーク電流が流れたりショートしたりするなど悪影響を及ぼすという問題があった。
そこで、圧電振動片１０２のみに金属膜を付着させるべく、図６に示すように、圧電振動片１０２の略形状範囲内に収まるような丸状の開口孔２０６ａを有するマスク２０６を用いて、圧電振動片１０２に金属膜２１１を蒸着する。
【０００５】
【特許文献１】特開平２−９２００９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、開口孔２０６ａを小さくしたことにより、圧電振動片１０２に金属膜２１１を蒸着させる範囲が狭くなり、これにより、圧電振動片１０２に蒸着する金属膜２１１の量が少なくなることから、加工レートが低下する（周波数の調整時間がかかる）という問題があった。
【０００７】
本発明は、圧電振動片の周波数を調整するとき、圧電デバイスに電気的な悪影響を及ぼさずに、加工レートを高くして圧電振動片に金属膜を蒸着することができる、圧電デバイスの周波数調整方法、その方法を用いて製造された圧電デバイス、及び、その方法に用いられるマスク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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る圧電デバイスの周波数調整方法は、圧電振動片と、前記圧電振動片と平面的に並べられて配置された前記圧電振動片を駆動する電子回路とを有する圧電デバイスであって、前記圧電振動片を所望の周波数に調整すべく、前記圧電振動片の形状に合わせた形状の開口孔を有するマスクを用いて、前記圧電振動片に前記開口孔を介して前記調整のための金属膜を蒸着する蒸着工程と、前記圧電振動片の周波数を測定する周波数測定工程と、を有する。
【０００９】
この方法によれば、蒸着工程によって、圧電振動片の形状に合わせた開口孔を有するマスクを用いて蒸着を行うので、圧電振動片の全体に金属膜を蒸着させることが可能となり、単位時間当たりの金属膜を蒸着させる加工レート（周波数調整レート）を向上させることができる。加えて、圧電振動片の形状に合わせて金属膜を蒸着させるので、圧電振動片と並べられて配置された電子回路に金属膜が蒸着することを抑えることができる。これにより、電子回路にリーク電流が流れたりショートしたりすることによる圧電デバイスに与える悪影響を抑えることができる。更に、周波数測定工程によって、圧電振動片を所望の周波数に調整するとき、リーク電流が流れることを抑えることから、周波数の測定を正確に行うことができる。
【００１０】
本発明に係る圧電デバイスの周波数調整方法は、前記開口孔は、前記開口孔の全周に、前記金属膜を供給する側に対して広がるように斜面が形成されていることが望ましい。
【００１１】
この方法によれば、開口孔の全周に亘って斜面が形成されているので、マスクの開口孔に金属膜が蒸着したとしても、開口孔の斜面に金属膜を蒸着させることが可能となるので、圧電振動片の形状に相当する開口孔の領域を確保する時間を長くすることができる。これにより、圧電振動片の全体に金属膜を蒸着させることができるとともに、マスクに蒸着した金属膜を除去するメンテナンス頻度を低減することができる。
【００１２】
本発明に係る圧電デバイスの周波数調整方法は、前記金属膜は、金の粒子であることが望ましい。
【００１３】
この方法によれば、金（Ａｕ）の粒子を用いているので、酸化などの化学反応をより抑えることが可能となり、圧電デバイスの電気的特性を確保することができる。
【００１４】
本発明に係る圧電デバイスの周波数調整方法は、前記電子回路は、前記圧電振動片を駆動させるＩＣチップと、前記圧電振動片と前記ＩＣチップとを電気的に接続する電極パターンと、の少なくとも一方である。
【００１５】
この方法によれば、圧電振動片と並べられて配置されたＩＣチップや電極パターンに金属膜が蒸着しやすい状態となっているが、圧電振動片の形状に合わせた開口孔を有するマスクを用いて蒸着するので、圧電振動片のみに金属膜を蒸着させることが可能となる。これにより、圧電デバイスに与える悪影響を抑えることができる。
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明に係る圧電デバイスは、圧電デバイスの周波数調整方法を用いて形成される。
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明に係るマスクは、圧電デバイスの周波数調整方法に用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る圧電デバイスの周波数調整方法、その方法を用いて製造された圧電デバイス、及び、その方法に用いられるマスクの実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は、圧電デバイスの構造を示す模式図である。図１（ａ）は、蓋体を除く圧電デバイスを上方からみた平面図である。図１（ｂ）は、圧電デバイスの構造を示す模式断面図である。以下、圧電デバイスの構造を、図１を参照しながら説明する。
【００２０】
図１に示すように、圧電デバイス１１は、パッケージ１２と、蓋体１３（図１（ｂ）参照）と、圧電振動片１４と、電子部品の一つであるＩＣチップ１５と、電子部品の一つである電極パターン１６とを有する。
【００２１】
パッケージ１２は、例えば、セラミックからなり、例えば、矩形の箱状に形成されている。
蓋体１３は、例えば、薄板状に形成されており、パッケージ１２の上部に固着される。蓋体１３がパッケージ１２と固着されることにより、圧電デバイス１１内が気密に封止される。
【００２２】
圧電振動片１４は、例えば、ＡＴカット水晶振動片であり、パッケージ１２内の一端側に配置されている。圧電振動片１４は、パッケージ１２内の底面に形成された電極パターン１６と、導電性接着剤１７（図１（ｂ）参照）を介して電気的に接続されている。詳しくは、圧電振動片１４は、その一端側が導電性接着剤１７によって固着されており、その他端側が底面から浮いた片持ちの状態になっている。圧電振動片１４の表面には、例えば、金属電極としての励振電極１８の一極側が形成されている。図示しない他極側の励振電極は、例えば、圧電振動片１４の裏面に形成されている。
【００２３】
また、圧電振動片１４全体には、金属膜である金属粒子１９が均一に蒸着している。詳しくは、圧電振動片１４に金属粒子１９を付着させることにより圧電振動片１４の質量が増加し、これにより、圧電振動片１４の周波数が低くなる。この原理を利用し、圧電振動片１４に所定量の金属粒子１９を蒸着させることにより、圧電振動片１４の周波数を所望の周波数に調整することが可能となっている。金属粒子１９は、例えば、金（Ａｕ）の粒子である。金の粒子は、例えば、酸化しないなど科学的に安定していることから用いられる。
【００２４】
ＩＣチップ１５は、パッケージ１２の中に、圧電振動片１４と並べられて配置されている。ＩＣチップ１５は、例えば、パッケージ１２内の底面に形成された電極パターン１６と、導電性接着剤を介してワイヤボンディングで電気的に接続されている。つまり、ＩＣチップ１５は、電極パターン１６を介して圧電振動片１４と電気的に接続されている。
【００２５】
図２は、周波数調整装置の構造を示す模式断面図である。以下、周波数調整装置の構造を、図２を参照しながら説明する。
【００２６】
図２に示すように、周波数調整装置２１は、例えば、真空蒸着方法を用いており、蒸着機２２と、排気ポンプ２３と、周波数測定器２４とを有する。
【００２７】
蒸着機（膜製造装置）２２は、蒸発源２５と、マスク２６と、シャッタ２７とを有する。
蒸発源２５は、加熱部２８と、容器２９とを有する。加熱部２８は、金属粒子１９の元である液体金属１９ａを加熱して蒸発（気体化）させるために用いられる。また、蒸発源２５には、加熱部２８の温度を制御するための、図示しない制御部が設けられている。
【００２８】
容器２９は、加熱部２８の上部に配置されている。容器２９には、金属粒子１９にするべく液体金属１９ａが貯留されている。加熱部２８は、容器２９を加熱することにより容器２９の中に貯留された液体金属１９ａの加熱を行い、液体金属１９ａを金属粒子１９として蒸発させることが可能となっている。
【００２９】
マスク２６は、圧電デバイス１１における圧電振動片１４の形状範囲に、金属粒子１９を蒸着させるために用いられる。マスク２６には、蒸発した金属粒子１９が通過することが可能な開口孔３１が設けられている。マスク２６は、開口孔３１の位置や大きさを変えることにより、圧電デバイス１１における所望する位置や大きさに、金属粒子１９を蒸着させることが可能となっている。マスク２６と圧電振動片１４との隙間は、例えば、０．５ｍｍである。
【００３０】
シャッタ２７は、マスク２６の下側に配置されている。シャッタ２７は、蒸発源２５によって蒸発した金属粒子１９を、圧電デバイス１１の中と遮断したり、連通したりするために用いられる。詳しくは、圧電振動片１４に金属粒子１９を蒸着するとき、シャッタ２７を開状態（開口孔３１から外れた位置）に設定し、金属粒子１９を蒸着しないとき、シャッタ２７を閉状態（開口孔３１を覆う状態）にする。シャッタ２７は、圧電振動片１４に所定量の金属粒子１９が蒸着し、圧電振動片１４の周波数が所定の周波数になったとき、所定の周波数から変動しないように閉じられる。シャッタ２７とマスク２６との隙間は、例えば、１ｍｍである。
【００３１】
排気ポンプ２３は、蒸着機２２の内部と接続されている。排気ポンプ２３は、蒸着機２２の中を真空状態にするとともに、蒸着機２２の中で蒸着されなかった金属粒子１９を排気するために用いられる。
【００３２】
周波数測定器２４は、圧電振動片１４の周波数を測定するために用いられる。周波数測定器２４によって、圧電振動片１４に金属粒子１９を蒸着させながら圧電振動片１４の周波数を測定することにより、圧電振動片１４を所望の周波数に調整することが可能となっている。
【００３３】
図３は、マスクの構造を示す模式図である。図３（ａ）は、マスクの構造を示す模式断面図である。図３（ｂ）は、マスクを上方からみた模式平面図である。以下、マスクの構造を、図３を参照しながら説明する。
【００３４】
図３に示すように、マスク２６は、上記したように、圧電振動片１４の領域内に金属粒子１９を蒸着させるための開口孔３１を有する。
【００３５】
開口孔３１は、マスク２６の上方（図３（ａ）参照）に配置された圧電デバイス１１の圧電振動片１４の形状（図３（ｂ）参照）と、略同じ形状に開口された第１開口孔３２ａを有する。また、開口孔３１の側面には、第１開口孔３２ａから広がるように斜面３３が形成されている。斜面３３の角度Ｘは、例えば、１２０°である。この斜面３３によって形成された周縁部を第２開口孔３２ｂとする。
【００３６】
開口孔３１に斜面３３が形成されていなかった場合、例えば、蒸発源２５に対し上流側に位置する開口孔の周縁部（エッジ）や側面に金属粒子１９が蒸着しやすくなり（ドライポンプで金属粒子１９を引っ張っているため）、これにより、蒸着処理を繰り返すことにより金属粒子１９が堆積する。周縁部に金属粒子１９が堆積すると、マスク２６の下面２６ａ側に堆積した金属粒子１９が突出し、金属粒子１９とシャッタ２７（図２参照）とが接触するという問題が発生する。更に、例えば、開口孔の側面に金属粒子１９が蒸着することから、開口孔の大きさが狭まり、圧電振動片１４に金属粒子１９を蒸着させる領域が狭くなるという問題も発生する。
【００３７】
しかしながら、開口孔３１に斜面３３が形成されていることにより、蒸発源２５（図２参照）に対し上流側に位置する第２開口孔３２ｂの周縁部から斜面３３にかかる領域に金属粒子１９を蒸着させることが可能となり、第１開口孔３２ａの領域を狭くすることなく、圧電振動片１４全体に金属粒子１９を蒸着させることができる。加えて、第２開口孔３２ｂの周縁部からマスク２６の下面２６ａ側に突出する金属粒子１９の量を少なくすることができるので、シャッタ２７を開閉するとき、シャッタ２７（図２参照）と堆積した金属粒子１９とが接触することを抑えることができる。
【００３８】
更に、圧電振動片１４の形状と第１開口孔３２ａの形状とを略同等にすることにより、マスク２６の開口孔３１を介して、金属粒子１９を圧電振動片１４全体に蒸着させることができる。よって、単位時間当たりの金属粒子１９を蒸着させる加工レート（周波数調整レート）を高くすることが可能となり、周波数の調整量を大きくすることができる。その結果、圧電振動片１４の周波数の調整を早く行うことができる。
【００３９】
また、圧電振動片１４の形状に合わせて金属粒子１９を蒸着させるので、圧電振動片１４と並べられて配置されたＩＣチップ１５や電極パターン１６に金属粒子１９が蒸着することを抑えることができる。これにより、圧電デバイス１１に与える電気的な悪影響を抑えることができる。
【００４０】
図４は、圧電デバイスの周波数調整方法を示すフローチャートである。以下、圧電デバイスの周波数調整方法を、図４を参照しながら説明する。
【００４１】
ステップＳ１１（蒸着工程）では、圧電デバイス１１の圧電振動片１４に金属粒子１９を蒸着する。まず、液体金属１９ａを加熱部２８によって加熱して蒸発させる。また、蒸発した金属粒子１９は、排気ポンプ２３によって排気が行われる。次に、シャッタ２７を開けることにより、蒸発した金属粒子１９がマスク２６の開口孔３１を通って、圧電振動片１４に蒸着する。
【００４２】
ステップＳ１２（周波数測定工程）では、圧電振動片１４の周波数が所望の周波数に到達したか否かを判断する。所望の周波数に到達していれば、周波数調整処理を終了する。所望の周波数に到達していなければ、ステップＳ１１に移行する。まず、金属粒子１９が蒸着した圧電振動片１４の周波数を、周波数測定器２４を用いて測定する。測定した周波数と予め設定した所望（正規）の周波数とを比較し、所望の周波数に達したところでシャッタ２７を閉じる。シャッタ２７を閉じることにより、所望の周波数を維持した状態で圧電振動片１４への金属粒子１９の蒸着を停止する。
【００４３】
以上詳述したように、本実施形態の圧電デバイスの周波数調整方法、その方法を用いて製造された圧電デバイス、及び、その方法に用いられるマスクによれば、以下に示す効果が得られる。
（１）本実施形態によれば、蒸着工程（ステップＳ１１）によって、圧電振動片１４の形状に合わせた第１開口孔３２ａを有するマスク２６を用いて蒸着するので、圧電振動片１４の全体に金属粒子１９を蒸着させることが可能となり、単位時間当たりに金属粒子１９を蒸着させる加工レート（周波数調整レート）を向上させることができる。加えて、圧電振動片１４の形状に合わせて金属粒子１９を蒸着させるので、圧電振動片１４と並べられて配置されたＩＣチップ１５及び電極パターン１６に金属粒子１９が蒸着することを抑えることができる。これにより、ＩＣチップ１５や電極パターン１６にリーク電流が流れたりショートしたりすることによる圧電デバイス１１に悪影響を及ぼすことを抑えることができる。更に、周波数測定工程（ステップＳ１２）によって、圧電振動片１４を所望（正規）の周波数に調整するときの周波数を正確に測定することができる。
【００４４】
（２）本実施形態によれば、マスク２６の開口孔３１に斜面３３を形成するので、第２開口孔３２ｂから斜面３３にかけて金属粒子１９を蒸着させることが可能となり、圧電振動片１４の形状に対応する第１開口孔３２ａの形状を狭くすることを抑えることが可能となる。よって、マスク２６に堆積した金属粒子１９を除去するためのメンテナンス頻度を低減することができる。
更に、開口孔３１に斜面３３を設けたので、堆積した金属粒子１９が開口孔３１の下面２６ａ側に突出する量を抑えることが可能となる。よって、堆積した金属粒子１９とシャッタ２７とが接触することによる、シャッタ２７の開閉不良やパーティクルの発生などを抑えることができる。
【００４５】
（３）本実施形態によれば、マスク２６の開口孔３１の形状を圧電振動片１４の形状に合わせたので、圧電振動片１４以外のＩＣチップ１５や電極パターン１６に金属粒子１９が付着することを低減できる。よって、金属粒子１９が付着してショートしたことによる、圧電デバイス１１が不良になることを低減することができる。更に、不良数を抑えることによる、金属粒子１９（液体金属１９ａ）の使用量を低減することができる。
【００４６】
（４）本実施形態によれば、圧電振動片１４の全体に金属粒子１９を蒸着させるので、片持ちの状態で固着されている圧電振動片１４のバランスを崩すことを抑えることができる。よって、圧電振動片１４を安定した状態で動作させることができる。
【００４７】
なお、本実施形態は上記に限定されず、以下のような形態で実施することもできる。
（変形例１）上記したように、圧電振動片１４に蒸着させる金属粒子１９に金（Ａｕ）を用いることに代えて、例えば、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）などでもよい。
【００４８】
（変形例２）上記したように、マスク２６の開口孔３１の斜面３３の角度Ｘを１２０°にすることに限定されず、例えば、第２開口孔３２ｂの周縁部に蒸着する金属粒子１９の量や蒸着する場所などに応じて、角度を設定するようにしてもよい。
【００４９】
（変形例３）上記したように、圧電振動片１４における片面に、正極又は負極の一方が形成されていることに代えて、片面に正極及び負極の電極が両方形成されているようにしてもよい。詳しくは、両方の電極が形成された上に、絶縁膜を形成するようにする。これにより、片面全体に金属粒子１９が蒸着したとしても、電極間にショートが起き難い状態を形成することが可能となる。
【００５０】
（変形例４）上記したように、液体金属１９ａを加熱によって蒸発させることに代えて、例えば、電子ビームのエネルギーによって液体金属１９ａを蒸発させるようにしてもよい。
【００５１】
（変形例５）上記したように、圧電振動片１４はＡＴカット水晶振動片に限定されず、例えば、音叉型振動子、ＳＡＷ（Surface Acoustic Wave：弾性表面波）素子などであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】一実施形態における、圧電デバイスの構造を示す模式図。（ａ）は、圧電デバイスを上方からみた模式平面図であり、（ｂ）は、圧電デバイスの構造を示す模式断面図。
【図２】周波数調整装置の構造を示す模式断面図。
【図３】マスクの構造を示す模式図。（ａ）は、マスクの構造を示す模式断面図であり、（ｂ）は、マスクを上方からみた模式平面図。
【図４】圧電デバイスの周波数調整方法を示すフローチャート。
【図５】従来のマスクの構造を示す模式平面図。
【図６】従来のマスクの構造を示す模式平面図。
【符号の説明】
【００５３】
１１…圧電デバイス、１２…パッケージ、１３…蓋体、１４…圧電振動片、１５…電子部品の一つであるＩＣチップ、１６…電子部品の一つである電極パターン、１７…導電接着剤、１８…励振電極、１９…金属粒子、１９ａ…液体金属、２１…周波数調整装置、２２…蒸着機、２３…排気ポンプ、２４…周波数測定器、２５…蒸発源、２６…マスク、２６ａ…下面、２７…シャッタ、２８…加熱部、２９…容器、３１…開口孔、３２ａ…第１開口孔、３２ｂ…第２開口孔、３３…斜面。
【図１】
2007053520.tif 000003
【図２】
2007053520.tif 000004
【図３】
2007053520.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007053520.tif 000007
【図６】
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