(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体と、前記圧電体の上面に形成された少なくとも１つの振動電極とを有する圧電共振部品の周波数調整方法であって、
上面と、下面と、複数の側面とを有する圧電体と、前記圧電体の上面に形成された少なくとも１つの電極とを有し、該電極が少なくとも一対の側面と上面との端縁に至るように形成されている圧電共振部品を用意する工程と、
前記圧電共振部品の前記一対の側面を、該側面の上端に比べて下方部分が圧電体の中心側に位置するように傾斜面とする加工工程と、
前記加工工程後に、前記圧電共振部品の上方からエネルギー線を照射して電極の厚みを薄くするように加工して周波数を調整する周波数調整工程とを備えることを特徴とする、圧電共振部品の周波数調整方法。
【請求項２】
前記圧電共振部品の前記傾斜面が平面状とされている、請求項１に記載の圧電共振部品の周波数調整方法。
【請求項３】
前記圧電共振部品の前記傾斜面が曲面状とされている、請求項１に記載の圧電共振部品の周波数調整方法。
【請求項４】
前記圧電共振部品が、圧電体の下面に形成された電極をさらに備え、圧電体の上面及び下面に形成された電極が圧電体を介して対向するように配置されており、前記圧電共振部品において圧電体の上面及び下面に形成された電極の対向している部分がエネルギー閉じ込め型の振動部を構成している、請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電共振部品の周波数調整方法。
【請求項５】
前記エネルギー線を照射するに先立ち前記圧電共振部品がケース基板上に実装される工程をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧電共振部品の周波数調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電共振部品の周波数調整方法に関し、より詳細には、イオンビームなどのエネルギー線を照射して電極の厚みを減らすように加工することにより周波数調整が行われる工程を備えた圧電共振部品の周波数調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電共振子や圧電発振子を構成するために、様々な圧電共振部品が提案されている。この種の圧電共振部品では、所望とする特性に応じて、共振周波数や発振周波数が高精度に調整される必要がある。
【０００３】
下記の特許文献１には、圧電共振部品の周波数調整方法の一例が開示されている。図８は、特許文献１に記載の圧電素子の周波数調整方法を説明するための概略構成図である。この周波数調整方法では、真空排気されたチャンバー内に圧電素子１０１が配置される。圧電素子１０１は、圧電体と、圧電体上に設けられたアルミニウムからなる電極とを有する。圧電素子１０１の電極が設けられている側の面にマスク１０２が配置される。マスク１０２は、開口部１０２ａを有する。開口部１０２ａは圧電素子１０１の電極を露出させるように構成されている。
【０００４】
マスク１０２の前方には、放電電極１０３が配置されている。真空排気されたチャンバー内において高周波電力を放電電極１０３に印加することにより、プラズマ１０４が発生される。このプラズマ１０４により、圧電素子１０１の電極がエッチングされて、周波数が調整される。
【特許文献１】
特許第３２５２５４２号
【発明の開示】
【０００５】
特許文献１に記載されているように、従来、プラズマやイオンビームなどの照射により、圧電素子の電極をエッチングすることにより周波数調整を行う方法が知られている。
【０００６】
しかしながら、例えば圧電素子１０１とマスク１０２との間には隙間が発生しがちであった。すなわち、周波数調整される圧電素子の高さは製品ごとに異なっているため、必ずしも圧電素子１０１とマスク１０２との間を密着させることは困難であり、隙間が生じがちであった。また、圧電素子１０１のエッチングされる上面の電極が一対の側面の端縁にまで至るように設けられている場合には、圧電素子１０１の側面とマスク１０２との間に隙間が生じる。そのため、圧電素子１０１の電極がプラズマによりエッチングされた場合、飛散した金属粉が隙間から圧電素子１０１の電極形成面以外の部分に飛び散り、付着しがちであった。すなわち、圧電素子１０１の電極形成面に連なる側面に上記金属粉が付着することがあった。
【０００７】
その結果、圧電素子１０１の絶縁抵抗値が低下したり、甚だしき場合には短絡不良が生じることがあった。さらに、圧電素子１０１にバイアス電圧が印加されることにより、圧電素子１０１の上面の電極と、他の電極との間にマイグレーションが生じるおそれもあった。
【０００８】
また、従来、ケース基板上にコンデンサ素子及び圧電素子がこの順序で積層されてなる負荷容量内蔵型圧電共振部品が知られている。この種の負荷容量内蔵型圧電共振部品においてケース基板上にコンデンサ素子及び圧電共振素子を積層した状態で圧電共振素子の上方からエッチングを行い、周波数調整を行おうとすると、やはり、圧電素子の上面の電極と他の電極との間でマイグレーションが生じがちであった。加えて、金属粉が下方に落下し、コンデンサ素子の電極等に付着するおそれもあった。従って、この種の負荷容量内蔵型圧電共振部品において、絶縁抵抗不良や短絡不良などを招くことなく、周波数を高精度に調整することを可能とする構造が望まれていた。
【０００９】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、イオンビーム、プラズマまたはレーザー光などのエネルギー線の照射により周波数調整が行われる工程を備えた圧電共振部品の周波数調整方法であって、周波数調整による絶縁抵抗不良や短絡不良などが生じ難く、電極間マイグレーションのおそれが少なく、周波数を高精度に調整することを可能とする圧電共振部品の周波数調整方法を提供することにある。
【００１１】
本発明は、圧電体と、前記圧電体の上面に形成された少なくとも１つの振動電極とを有する圧電共振部品の周波数調整方法であって、上面と、下面と、複数の側面とを有する圧電体と、前記圧電体の上面に形成された少なくとも１つの電極とを有し、該電極が少なくとも一対の側面と上面との端縁に至るように形成されている圧電共振部品を用意する工程と、前記圧電共振部品の前記一対の側面を、該側面の上端に比べて下方部分が圧電体の中心側に位置するように傾斜面とする加工工程と、前記加工工程後に、前記圧電共振部品の上方からエネルギー線を照射して電極の厚みを薄くするように加工して周波数を調整する周波数調整工程とを備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明において、上記圧電共振部品の傾斜面は、平面状であってもよく、曲面状であってもよい。
【００１３】
また、本発明に係る圧電共振部品の周波数調整方法のある特定の局面では、前記圧電共振部品が、圧電体の下面に形成された電極をさらに備え、圧電体の上面及び下面に形成された電極が圧電体を介して対向するように配置されており、前記圧電共振部品において圧電体の上面及び下面に形成された電極の対向している部分がエネルギー閉じ込め型の振動部を構成している。
【００１４】
本発明に係る圧電共振部品の周波数調整方法のさらに他の特定の局面では、前記エネルギー線を照射するに先立ち前記圧電共振部品がケース基板上に実装される工程がさらに備えられる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明に係る圧電共振部品の周波数調整方法によれば、圧電共振部品の電極端縁が至っている上記一対の側面が、上端に比べて下方部分が圧電体の中心側に位置する傾斜面とされているため、圧電共振部品の上面に、電極が露出される部分が開口部とされているマスクを配置して、マスクの上方からエネルギー線を照射して電極をエッチングすることにより周波数調整を行った場合、電極を構成している金属粉が飛散したとしても、該金属粉は、上記傾斜面の上端から下方に落下するだけであり、該傾斜面に付着し難い。従って、金属粉の側面への付着による絶縁抵抗の低下や短絡不良が生じ難く、かつ電極間マイグレーションも生じ難い。よって、本発明によれば、絶縁抵抗不良や短絡不良などを生じさせることなく、圧電共振部品の周波数を高精度に調整することが可能となる。
【００２０】
圧電共振部品の傾斜面が平面状とされている場合には、圧電体を研磨砥石で研磨したり、ダイシングブレードにより切断することにより容易に形成することができる。もっとも、傾斜面は曲面状であってもよく、その場合には、曲面状の傾斜面が構成されるダイシングブレードなどを用いれば、曲面状の傾斜面を形成することができる。
【００２１】
本発明の圧電共振部品の周波数調整方法において、圧電体の下面に形成された電極がさらに備えられており、圧電体の上面及び下面に形成された電極が圧電体を介して対向するように配置されており、該電極対向部分によりエネルギー閉じ込め型の振動部が構成されている場合には、本発明に従って、エネルギー閉じ込め型の圧電共振部品の周波数調整を、短絡不良や絶縁抵抗の低下を招くことなく高精度に行うことができる。従って、周波数ばらつきの少ないエネルギー閉じ込め型の圧電共振部品を容易に提供することができる。
【００２２】
上記エネルギー線を照射するに先立ち、圧電共振部品がケース基板上に実装される工程をさらに備える場合には、完成品により近い状態で周波数調整が行われるため、完成品としての圧電共振部品の周波数ばらつきを効果的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
［図１］図１は本発明の第１の実施形態に係る圧電共振部品の周波数調整方法を説明するための略図的部分切欠横断面図である。
［図２］図２は第１の実施形態で用意される圧電共振部品を説明するための側面図である。
［図３］図３は第１の実施形態で圧電体の側面を傾斜面とする加工方法の一例を説明するための略図的横断面図である。
［図４］図４は第１の実施形態において、圧電体の側面を平面状の傾斜面とする加工方法の他の例を説明するための横断面図である。
［図５］図５は圧電体の側面を＋１度の傾斜面とした横断面が逆台形の実施形態、側面を傾斜させなかった場合の構造、及び−１度の傾斜面とした横断面が台形の構造の圧電共振素子を用いた場合の周波数調整後の絶縁抵抗値を示す図である。
［図６］図６は本発明の圧電共振部品の変形例を説明するための横断面図である。
［図７］図７は図６に示した圧電共振部品の傾斜面を形成する加工方法を説明するための横断面図である。
［図８］図８は従来の圧電共振部品の周波数調整方法の一例を説明するための概略構成図である。
【符号の説明】
【００２８】
１…圧電共振部品
２…ケース基板
３〜５…電極
６ａ〜６ｃ…導電性接着剤
７…コンデンサ素子
８…誘電体基板
９，１０…第１，第２の容量電極
１１…第３の容量電極
１２ａ，１２ｂ…導電性接着剤
１３…圧電共振素子
１４…圧電体
１５，１６…第１，第２の振動電極
２１…研磨砥石
２１ａ…研磨面
２２…マスク
２２ａ…開口部
２３…保持部材
２４，２５…ダイシングブレード
２６，２７…ダイシングブレード
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００３０】
図１及び図２を参照して、本発明の第１の実施形態に係る圧電共振部品の周波数調整方法を説明する。本実施形態では、図２に示す圧電共振部品が用意される。すなわち、圧電共振部品１は、矩形板状のケース基板２を有する。ケース基板２は、アルミナまたはガラスセラミックスなどの絶縁性セラミックスにより構成されている。ケース基板２には、上面から一対の側面及び下面に至るように電極３〜５が形成されている。電極３〜５上に、導電性接着剤６ａ〜６ｃを用いて、コンデンサ素子７が接合されている。
【００３１】
コンデンサ素子７は、誘電体基板８と、誘電体基板８の上面に形成された第１，第２の容量電極９，１０と、第１，第２の容量電極９，１０と対向するように誘電体基板８の下面に形成された第３の容量電極１１とを有する。
【００３２】
誘電体基板８は、チタン酸バリウム系セラミックスなどの適宜の誘電体セラミックスにより構成され得る。また、容量電極９〜１１は、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕもしくはこれらの合金などの適宜の導電性材料により構成され得る。上記コンデンサ素子７上に、導電性接着剤１２ａ，１２ｂを用いて、圧電共振素子１３が固定されている。
【００３３】
圧電共振素子１３は、本実施形態では厚み滑りモードを利用したエネルギー閉じ込め型の圧電共振素子である。圧電共振素子１３は、細長い矩形板状の圧電基板１４を有する。圧電基板１４は、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスやチタン酸鉛系セラミックスなどの圧電セラミックスにより構成されており、その長さ方向に分極処理されている。
【００３４】
圧電基板１４の上面には、第１の振動電極１５が、下面には第２の振動電極１６が形成されている。振動電極１５，１６は、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌもしくはこれらの合金などの適宜の導電性材料により構成されている。第１，第２の振動電極１５，１６は、圧電基板１４の長さ方向中央において圧電基板１４を介して対向されている。振動電極１５，１６が対向している部分がエネルギー閉じ込め型の圧電振動部を構成している。上面の振動電極１５は、圧電基板１４の上面と一対の側面１４ａ，１４ｂとのなす端縁に至っている。また、該振動電極１５は、圧電基板１４の端面を経て下面に至るように形成されている。導電性接着剤１２ａ，１２ｂは、振動電極１６と、振動電極１５の圧電基板１４の下面に至っている電極延長部とを、コンデンサ素子の第１，第２の容量電極９，１０にそれぞれ接合している。
【００３５】
圧電共振部品１では、上記ケース基板２の上面に、図示しないキャップが最終的に固定される。すなわち、下方に開いた開口を有するキャップが、上記コンデンサ素子３及び圧電共振素子７からなる積層体を封止するようにケース基板２上に取り付けられる。
【００３６】
もっとも、本実施形態では、上記キャップが固定されるに先立ち、以下に説明する加工工程及び周波数調整工程が行われる。
【００３７】
図２に示した積層構造を得るに先立ち、用意される圧電共振素子１３においては、圧電体１４の一対の側面が傾斜面となるように加工される。すなわち、圧電体１４の長さ方向に延びる一対の側面は、上端に比べて下方部分が圧電体１４の中心側に位置するように傾斜されている。このような傾斜面は、例えば図３に模式的断面図で示すように、多数の圧電共振素子１３を用意した後、該圧電共振素子１３の上面を研磨砥石２１の研磨面２１ａに対して直交する方向から傾斜させ、研磨砥石２１の研磨面２１ａにより圧電体１４の側面１４ａを研磨することにより形成され得る。このようにして、図３に示す圧電体１４においては、側面１４ａが傾斜面とされている。なお、側面１４ａとは反対側の側面１４ｂも同様の研磨処理により傾斜面とされている。
【００３８】
第１の実施形態では、上記のように側面１４ａ，１４ｂが平面状の傾斜面とされており、該傾斜面を有するように構成された圧電共振素子１３が用意される。そして、図２に示したように、ケース基板２上に、コンデンサ素子７を搭載した後に、該コンデンサ素子７上に、上記傾斜面を有する圧電共振素子１３が固定される。
【００３９】
しかる後、圧電共振素子１３の上方からエネルギー線としてのイオンビームを照射することにより周波数調整が行われる。図１は、周波数調整工程を説明するための略図的部分切欠横断面図である。なお、図１では、ケース基板２の図示は省略してあることを指摘しておく。また、図１に示されている横断面は、上記圧電共振素子１３のエネルギー閉じ込め型の振動部の中央部分においてコンデンサ素子と圧電共振素子１３とを切断した部分に相当する断面である。
【００４０】
図１に示されているように、本実施形態では、上記積層構造を得た後に、圧電共振素子１３の上面にマスク２２が配置される。マスク２２は開口部２２ａを有する。開口部２２ａは、圧電共振素子１３の上記振動部の平面形状に相当する形状を有する。すなわち、振動電極１５，１６が対向されている部分に相当する平面形状を有するように開口部２２ａが形成されている。
【００４１】
そして、マスク２２の上方からイオンビームが図１の矢印Ａで示すように照射され、振動電極１５の厚みが低下するようにして周波数調整が行われる。この場合、マスク２２の下面と圧電共振素子１３の上面との間に隙間が僅かに生じ、イオンビームの照射により振動電極１５を構成している金属粒子が飛散し、下方に落下したとしても、図１に矢印Ｂで示すように、金属粉は下方に落下するだけである。そして、側面１４ａ，１４ｂが上記傾斜面とされているため、金属粉は側面１４ａ，１４ｂに付着し難い。すなわち、側面１４ａ，１４ｂの上端に比べて下方部分が圧電体１４の中心側に位置するように側面１４ａ，１４ｂが傾斜されているため、金属粉の側面１４ａ，１４ｂへの付着が生じ難い。従って、圧電共振素子１３において、側面への金属粉の付着による絶縁抵抗の低下や短絡不良が生じ難く、かつ振動電極１５，１６間の電極間マイグレーションも生じ難い。よって、イオンビームの照射により高精度に周波数調整を行うことができるとともに、圧電共振素子の絶縁抵抗不良などを抑制することができるため、信頼性に優れた圧電共振部品を提供することができる。
【００４２】
しかも、本実施形態では、上記のように、ケース基板２上にコンデンサ素子７及び圧電共振素子１３が搭載された状態で周波数調整が行われるため、言い換えれば最終的な製品に近い状態で周波数調整が行われるため、圧電共振部品の周波数ばらつきをより一層効果的に低減することができる。
【００４３】
また、図１に示されているように、本実施形態では、コンデンサ素子７の幅方向寸法は、圧電体１４の下面の幅方向寸法と等しくされている。従って、周波数調整に際し金属粉が矢印Ｂで示すように下方に落下したとしても、該金属粉はコンデンサ素子８の側面にも付着し難い。よって、コンデンサ素子８における絶縁抵抗の低下や短絡不良も生じ難い。
【００４４】
さらに、本実施形態では、上記導電性接着剤１２ａ，１２ｂによる接合部分、すなわち圧電共振素子１３を実装するための導電性接着剤による接合部分は、平面視したときに、上記エネルギー閉じ込め型の圧電振動部が設けられている領域外に位置されている。従って、金属粉が、導電性接着剤１２ａ，１２ｂによる接合部分に付着し難いため、導電性接着剤１２ａ，１２ｂによる接合部分における短絡等も確実に防止される。
【００４５】
なお、上記側面１４ａ，１４ｂを直線状の傾斜面とする加工工程は、図３に示した研磨砥石を用いる方法の他、様々な方法で行われ得る。例えば、図４に示すように、保持部材２３上に、圧電共振素子１３を配置した状態で、該圧電共振素子の上方から、切断面が傾斜面となるダイシングブレード２４，２５を用いて圧電共振素子１３を切断し、それによって側面１４ａ，１４ｂを傾斜面としてもよい。
【００４６】
なお、側面１４ａ，１４ｂは、上端に比べて下方が圧電体１４の中心に位置するように傾斜されておればよいが、この傾斜面の傾斜角度、すなわち上面と直交する方向からの傾斜角度については、好ましくは、１度以上とされる。すなわち、傾斜角度が１度未満の場合には、圧電体の側面を傾斜面としたことによる効果が得られ難いことがある。図５は、側面１４ａ，１４ｂの傾斜角度を−１度、０度及び＋１度とした３種類の構造について、周波数調整後に絶縁抵抗を測定した結果を示す図である。
【００４７】
なお、用意した圧電共振素子は、幅が０．５ｍｍ、長さが２．２ｍｍ、厚みが０．３ｍｍの圧電体を用いて構成された、目標共振周波数は２５ＭＨｚのエネルギー閉じ込め型の圧電共振素子である。この圧電共振素子において、側面１４ａ，１４ｂの下方部分が圧電体内側に位置するように傾斜させ、傾斜角度が−１度、及び＋１度の圧電共振素子を作製した。また、傾斜されていない圧電共振素子を別途用意した。これら３種類の圧電共振素子各１０個について、絶縁抵抗を測定した結果を図５に示す。
【００４８】
図５から明らかなように、傾斜角度が＋１度とされている本実施形態では、絶縁抵抗のばらつきが少なく、絶縁抵抗か１０１２Ω以上であることがわかる。他方、傾斜角度が０、すなわち従来例の場合には、絶縁抵抗が１０７〜１０１２Ωの範囲でばらついていることがわかる。また、逆に、逆台形ではなく、横断面が台形になるように傾斜された、−１度の傾斜面を有する構造では、絶縁抵抗か１０７Ω以下と著しく低くなっていることがわかる。
【００４９】
従って、本実施形態によれば、上記のように、横断面が逆台形となるように傾斜面１４ａ，１４ｂを設けたことにより、絶縁抵抗のばらつき及び低下を効果的に防止し得ることがわかる。
【００５０】
上記実施形態では、傾斜面は平面状とされていたが、図６に示すように、圧電体１４の側面１４ａ，１４ｂは、曲面状の傾斜面であってもよい。図６に示す曲面状の傾斜面１４ａ，１４ｂにおいても、側面１４ａ，１４ｂの上端に比べて下方部分が圧電体１４の中心側に位置されている。従って、第１の実施形態の場合と同様に、上方からイオンビームを照射し、振動電極１５をエッチングして周波数調整を行った場合、金属粉が側面１４ａ，１４ｂに付着し難い。
【００５１】
上記曲面状の側面１４ａ，１４ｂは、例えば図７に示すように、切断面が曲面状のダイシングブレード２６，２７を用いて圧電共振素子１３を切断することにより形成され得る。
【００５２】
なお、本発明の周波数調整方法では、マスクを用いて説明したが、マスクを用いることなくイオンビームを直接圧電共振部品１に照射しても同様の作用効果が得られることを付記しておく。
【００５３】
さらに、第１の実施形態では、ケース基板２上にコンデンサ素子７及び圧電共振素子１３を搭載した状態で周波数調整が行われたが、本発明に係る圧電共振部品の周波数調整方法は、圧電共振素子のみを用意し、該圧電共振素子の上面側にマスクを配置してイオンビームなどのエネルギー線を照射することにより行ってもよい。
【００５４】
さらに、また本発明において周波数調整に用いられるエネルギー線としては、イオンビーム以外に、レーザー光などの様々なエネルギー線を用いることができる。
【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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