(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトリソグラフィー技術と化学エッチング技術により、水晶ウエハー内に作られた複数個の音叉型水晶片の腕部に設けられた粗調整用金属膜を除去して、該音叉型水晶片の周波数粗調整を行なう工程と、前記音叉型水晶片をパッケージにマウント後、該音叉型水晶片の腕部に設けられた微調整用金属膜を除去して、該音叉型水晶片の周波数微調整を行なう工程とを有する水晶振動子の製造方法において、前記周波数粗調整は、水晶ウエハー内の複数個の音叉型水晶片をイオンエッチング若しくはレーザーにより一括同時に行なわれ、前記周波数微調整は、周波数粗調整を行なった粗調整用金属膜内の同一の場所でイオエッチングにより行なわれることを特徴とする水晶振動子の製造方法。
【請求項２】
前記周波数粗調整を行なう粗調整用の金属膜と周波数微調整を行なう金属膜とは、結合一体化されている請求項１に記載の水晶振動子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトリソグラフィー技術と化学エッチング技術により作られる音叉型水晶振動子の周波数調整方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水晶振動子は安定な周波数の発生源として、家電製品、コンピュータ、ＯＡ機器、自動車、携帯電話等に用いられている。特に音叉型水晶振動子は、腕時計を始め各種電子機器の時間基準源として大量に用いられている。このような音叉型水晶振動子の従来の周波数調整方法について、図面を用いて説明する。
【０００３】
図２（ａ）は、従来及び本発明のフォトグラフィー技術と化学エッチング技術（以下フォトエッチ技術と記す。）により水晶ウエハー内に作られた音叉型水晶片を示す部分平面図であり、図２（ｂ）は、従来及び本発明の水晶ウエハーから取り外した音叉型水晶片を示す平面図であり、図３は、従来の周波数調整方法で調整を行なった音叉型水晶振動子の構造を示す平面図である。
【０００４】
図２（ａ）、（ｂ）において、音叉型水晶片１２は、水晶ウエハーからフォトエッチ技術により作られ、各音叉型水晶片１２は、フレーム１３のブリッジ１４により支持されている。音叉型水晶片は、基部１５、右腕１６、左腕１７からなり、各腕には、粗調整用金属膜１８、微調整用金属膜１９、励振用の平面電極２０及び腕の側面に側面電極（図示せず）を有している。尚、微調整用金属膜１９は、平面電極２０や側面電極が形成されるときに同時に形成され、膜の厚さは１０００〜１５００オングストロームである。粗調整用金属膜は、化学メッキやスパッタ、蒸着等の方法で形成され、膜の厚さは、１５００〜１００００オングストロームである。
【０００５】
フォトエッチ技術は、水晶振動子の小型化と生産性向上に最適な製造方法で、一例として、周波数３２ｋＨｚの音叉型水晶振動片の寸法は、全長３．５ｍｍ、全幅０．８ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ、腕幅０．２５ｍｍ、腕の長さ２．５ｍｍで、一枚の水晶ウエハーから４００個の音叉型水晶振動片が得られる。
【０００６】
上記のフォトエッチ技術により作られた音叉型水晶片の周波数調整方法は、まず、水晶ウエハー内に作られた音叉型水晶片１２の周波数粗調整が行なわれる。これは、音叉型水晶片１２を振動させつつ、レーザーを用いて粗調整用金属膜１８をドット状に除去する。このとき金属膜の重量が減少するため、音叉型水晶片の周波数が高くなり調整が行なわれる。そして、所要周波数で除去を停止する。この調整を順次、各音叉型水晶片に実施する。粗調整後の粗調整用金属膜１８には、ドット状の金属膜凹部２１が形成される。
【０００７】
つぎに、ブリッジ１４から取り外された音叉型水晶片１２は、図３に示したようにセラミックス等で構成されたパッケージ２４の支持部材２３に、基部１５の先端部がマウントされた後、周波数微調整が行なわれる。これは、レーザーを用いて粗調整と同様に行なわれる。微調整後の微調整用金属膜１９には、ドット状の金属膜凹部２２が形成される。その後、蓋を用いて真空封止され、音叉型水晶振動子２５が得られる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
近年、音叉型水晶振動子に対して、超小型で、高性能、高安定、高信頼性を有する低コストのものが強く求められている。しかしながら上記のような従来の周波数調整方法を有する水晶振動子の製造方法においては、以下のような問題があった。
【０００９】
即ち、レーザーによる周波数粗調整において、一つずつ調整を行なうため、時間を要していた。周波数微調整において、レーザーによる金属膜除去時に発生する金属屑が、平面電極や水晶表面へ飛散して、それらを汚染し、クリスタルインピーダンス（以下ＣＩと記す。）や周波数安定性を悪化させていた。又、金属屑が衝撃や振動により動き、周波数を変化させたり、平面電極と側面電極を短絡させたりしていた。
【００１０】
本発明の目的は、上記課題を解決しようとするもので、従来の周波数調整方法に対して、高性能、高安定、高信頼性を有する低コストの超小型音叉型水晶振動子を実現するための周波数調整方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の水晶振動子の製造方法は、フォトリソグラフィー技術と化学エッチング技術により、水晶ウエハー内に作られた複数個の音叉型水晶片の腕部に設けられた粗調整用金属膜を除去して、該音叉型水晶片の周波数粗調整を行なう工程と、前記音叉型水晶片をパッケージにマウント後、該音叉型水晶片の腕部に設けられた微調整用金属膜を除去して、該音叉型水晶片の周波数微調整を行なう工程とを有する水晶振動子の製造方法において、前記周波数粗調整は、水晶ウエハー内の複数個の音叉型水晶片をイオンエッチング若しくはレーザーにより一括同時に行なわれ、前記周波数微調整は、周波数粗調整を行なった粗調整用金属膜内の同一の場所でイオエッチングにより行なわれることを特徴とするものである。
【００１２】
また、上記水晶振動子の製造方法では、周波数粗調整を行なう粗調整用金属膜と周波数微調整を行なう微調整用金属膜とが、結合一体化されていることをも特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態の周波数調整方法で行った音叉型水晶振動子の構造を示す平面図である。
【００１４】
まず、フォトエッチ技術により水晶ウエハー内に作られた複数個の音叉型水晶片は、イオンッチングにより周波数粗調整が行われる。これは、音叉型水晶片を振動させておき、右腕４、左腕５に設けられた粗調整用金属膜６が露出したマスクを用いて、大口径のイオンガンにより、４００個の音叉型水晶片を、所要周波数になりまで、一括同時に行なわれる。これにより斜線で示したように、粗調整用金属膜６の膜圧が薄くなり、重量が減少し、調整が行われる。この方法により、周波数粗調整工程に要する時間は、従来に比べて大幅に短縮することができた。なお、この粗調整工程では、イオンッチングに代えてレーザーにより行うこともできる。
【００１５】
つぎに、音叉型水晶片は、通常、ブリッジから取り外され、セラミックス等で構成されたパケージ１０の支持部材１１に、音叉型水晶片２の基部３の先端部でマウントされた後、周波数微調整が行われるが、本発明では、そのままの場所で、すなわち周波数粗調整を行ったのと同一の場所で周波数微調整が行なわれる。
【００１６】
これは、音叉型水晶片２を振動させておき、小口径のイオンガンにより微調整用金属膜７を所要周波数になるまで、イオンエッチングして行われる。微調整後の微調整用金属膜７には、円形状の金属凹部８が形成される。その後、ブリッジから取り外され、セラミックス等で構成されたパケージ１０の支持部材１１に、音叉型水晶片２の基部３の先端部でマウントされた後、蓋を用いて真空封止され、音叉型水晶振動子１が得られる。尚、これらの周波数調整工程におけるイオンエッチングには、アルゴンイオンが用いられる。
【００１７】
以上の周波数微調整工程においては、従来のような金属屑の発生がないため、ＣＩ値の高性能化、周波数の高安定化、衝撃、振動に対する信頼性の向上が実現できた。又、平面電極９と側面電極の短絡がなくなり、歩留りが向上した。
【００１８】
また、図示は省略するが、本発明の他の実施の形態として、音叉型水晶片２に形成する粗調整用金属膜と微調整用金属膜とを結合一体化した構造とし、周波数粗調整と周波数微調整を一気に行うようにすることもでき、この場合でも、上記と同様の効果が得られた。
【００１９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、フォトリソグラフィー技術と化学エッチング技術により、水晶ウエハー内に作られた複数個の音叉型水晶片の腕部に設けられた粗調整用金属膜を除去して、該音叉型水晶片の周波数粗調整を行なう工程と、前記音叉型水晶片をパッケージにマウント後、該音叉型水晶片の腕部に設けられた微調整用金属膜を除去して、該音叉型水晶片の周波数微調整を行なう工程とを有する水晶振動子の製造方法において、前記周波数粗調整は、水晶ウエハー内の複数個の音叉型水晶片をイオンエッチング若しくはレーザーにより一括同時に行なわれ、前記周波数微調整は、周波数粗調整を行なった粗調整用金属膜内の同一の場所でイオエッチングにより行なわれることにより、周波数調整時に発生する金属屑がなくなった。これにより、ＣＩ値の高性能化、周波数の高安定化、耐衝撃や耐振動特性の向上等が実現できると共に、平面電極と側面電極との短絡もなくなって、歩留りの向上と低コスト化が達成できる等、本発明の効果はきわめて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す、音叉型水晶振動子の構造の平面図である。
【図２】従来及び本発明のフォトエッチ技術で作られた音叉型水晶片を示す平面図である。
【図３】従来の音叉型水晶振動子の構造を示す平面図である。
【符号の説明】
１  音叉型水晶振動子
２  音叉型水晶片
３  基部
４  右腕
５  左腕
６  粗調整用金属膜
７  微調整用金属膜
８  金属膜凹部
９  平面電極
１０  パッケージ
１１  支持部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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