圧電振動デバイス、音叉型圧電振動片、および音叉型圧電振動片の製造方法
【課題】先端部の側面に対して金属膜除去を行なわずに発振周波数の調整を行う。
【解決手段】水晶振動片３の周波数調整方法は、水晶振動片３を複数形成したウエハ６において発振周波数の調整を行うことである。ここでいう水晶振動片３には、基部３１と、基部３１から突出した２本の脚部３２，３３とが設けられている。この水晶振動片３の周波数調整方法では、水晶振動片３の脚部３２，３３の先端部３７の側面３４に金属膜５を形成して、複数の水晶振動片３を形成したウエハ６における発振周波数のシフト調整を行うシフト調整工程と、水晶振動片３の脚部３２，３３の先端部３７の主面３５に金属膜５を形成し、形成した金属膜５を金属膜除去手段により所望の量だけ除去して、ウエハ６における複数の水晶振動片３の発振周波数のバラツキを調整するバラツキ調整工程と、を有する。
【解決手段】水晶振動片３の周波数調整方法は、水晶振動片３を複数形成したウエハ６において発振周波数の調整を行うことである。ここでいう水晶振動片３には、基部３１と、基部３１から突出した２本の脚部３２，３３とが設けられている。この水晶振動片３の周波数調整方法では、水晶振動片３の脚部３２，３３の先端部３７の側面３４に金属膜５を形成して、複数の水晶振動片３を形成したウエハ６における発振周波数のシフト調整を行うシフト調整工程と、水晶振動片３の脚部３２，３３の先端部３７の主面３５に金属膜５を形成し、形成した金属膜５を金属膜除去手段により所望の量だけ除去して、ウエハ６における複数の水晶振動片３の発振周波数のバラツキを調整するバラツキ調整工程と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動デバイス、音叉型圧電振動片、および音叉型圧電振動片の製造方法に関し、特に、音叉型圧電振動片の周波数調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
音叉型圧電振動子の生産工程の１つとして、発振周波数の調整工程がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
下記する特許文献１に記載の音叉型圧電振動子では、その気密封止された内部空間に音叉型圧電振動片が設けられている。この音叉型圧電振動片には、基部と２本の脚部とが備えられている。各脚部には、両主面と両側面で異極となる励振電極が形成され、両側面の励振電極がお互いに共通接続されている。そして、音叉型圧電振動片の各脚部の先端部に周波数調整するための金属膜が形成され、ビーム照射によって先端部の両主面および両側面に形成した金属膜を除去することにより発振周波数の調整を行う。
【特許文献１】再表２００４／１００３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、音叉型圧電振動子の小型化が求められており、これにともなって音叉型圧電振動子に設けられた音叉型圧電振動片の小型化も求められている。その結果、音叉型圧電振動片の小型化に伴い、先端部の両主面および両側面に形成した周波数調整用の金属膜の形成領域も小さくなる。
【０００５】
そこで、先端部の側面に形成した金属膜の除去に関して、現在の周波数調整を行う装置を用いてビーム照射（レーザビーム、電子ビーム等）などの金属膜除去手段による除去を行う場合、ビーム照射の角度を変更するなどの装置の設計変更が必要となるが、この変更により装置が大型になるため、この変更を行うことは難しい。
【０００６】
そのため、現在の周波数調整を行う装置を用いて周波数調整を行う必要があり、この場合、ビーム照射を先端部の側面に対して行うことは難しい。
【０００７】
上記したことから、ビーム照射による側面の金属膜の除去は、現在の周波数調整を行う装置を用いた場合、現実的な周波数調整工程ではない。
【０００８】
そこで、上記課題を解決するために、本発明は、先端部の側面に対して金属膜除去を行なわずに発振周波数の調整を行う圧電振動デバイス、音叉型圧電振動片、および音叉型圧電振動片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】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明にかかる音叉型圧電振動片の周波数調整方法は、音叉型圧電振動片を複数形成したウエハにおいて発振周波数の調整を行う音叉型圧電振動片の周波数調整方法において、音叉型圧電振動片は、基部と、基部から突出した複数の脚部とを設け、音叉型水晶振動片の脚部の先端部の側面に金属膜を形成して、複数の音叉型圧電振動片を形成したウエハにおける発振周波数のシフト調整を行うシフト調整工程と、音叉型水晶振動片の脚部の先端部の主面に金属膜を形成し、形成した金属膜を金属膜除去手段により所望の量だけ除去して、ウエハにおける複数の音叉型圧電振動片の発振周波数のバラツキを調整するバラツキ調整工程と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、先端部の側面に対して金属膜除去を行なわずに発振周波数の調整を行うことが可能となる。その結果、音叉型圧電振動片の小型化に伴い、先端部に形成した周波数調整用の金属膜の形成領域が小さくなっても、従来技術のようにビーム照射による側面の金属膜の除去を行なわずに、複数の音叉型圧電振動片を形成したウエハにおける発振周波数のシフト調整と、ウエハにおける複数の音叉型圧電振動片の発振周波数のバラツキ調整を行うことが可能となる。
【００１１】
前記方法において、前記シフト調整工程において形成する金属膜について、少なくともその一部を、音叉型圧電振動片の先端部の側面に形成した金属膜の形成領域のうち、脚部の突出方向の長さ寸法の中央を基準として形成してもよい。
【００１２】
この場合、前記シフト調整工程において形成する金属膜について、少なくともその一部を、音叉型圧電振動片の先端部の側面に形成した金属膜の形成領域のうち、脚部の突出方向の長さ寸法の中央を基準として形成するので、発振周波数の変動量の基準を定めることが可能となり、複数の音叉型圧電振動片を形成したウエハにおける発振周波数のシフトを容易に行うことが可能となる。
【００１３】
前記方法において、前記シフト調整工程において形成する金属膜について、少なくともその一部が、音叉型圧電振動片の先端部の側面に形成した金属膜の形成領域のうち、脚部の突出方向の長さ寸法の中央を基準として、突出方向に沿って脚部の先端部方向側と基部方向側に同じ寸法だけ長さを有してもよい。
【００１４】
この場合、前記シフト調整工程において形成する金属膜について、少なくともその一部が、音叉型圧電振動片の先端部の側面に形成した金属膜の形成領域のうち、脚部の突出方向の長さ寸法の中央を基準として、突出方向に沿って脚部の先端部方向側と基部方向側に同じ寸法だけ長さを有するので、発振周波数の変動量の基準を定めることが可能となり、複数の音叉型圧電振動片を形成したウエハにおける発振周波数のシフトを容易に行うことが可能となる。さらに、脚部（側面）の突出方向の長さ寸法の中央を基準として、突出方向に沿って脚部の先端部方向側と基部方向側に同じ寸法だけ長さを有するので、側面への金属膜の形成量と、発振周波数の変動量を比例関係とすることができ、複数の音叉型圧電振動片を形成したウエハにおける発振周波数のシフトに好適である。
【００１５】
前記方法において、前記バラツキ調整工程において形成する金属膜について、金属膜を、主面の平面視外周縁以外の平面視中央部分に形成してもよい。
【００１６】
この場合、前記バラツキ調整工程において形成する金属膜について、金属膜を、主面の平面視外周縁以外の平面視中央部分に形成するので、金属膜の形成時のマスクによる形成ずれがあっても所望の量の金属膜を脚部の主面に形成することが可能となる。
【００１７】
上記の目的を達成するため、本発明にかかる音叉型圧電振動片は、上記した本発明にかかる音叉型圧電振動片の周波数調整方法により周波数調整が行なわれたことを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、先端部の側面に対して金属膜除去を行なわずに発振周波数の調整を行うことが可能となる。その結果、音叉型圧電振動片の小型化に伴い、先端部に形成した周波数調整用の金属膜の形成領域が小さくなっても、従来技術のようにビーム照射による側面の金属膜の除去を行なわずに、複数の音叉型圧電振動片を形成したウエハにおける発振周波数のシフト調整と、ウエハにおける複数の音叉型圧電振動片の発振周波数のバラツキ調整を行うことが可能となる。また、本発明によれば、小型の音叉型圧電振動片に好適である。
【００１９】
上記の目的を達成するため、本発明にかかる音叉型圧電振動片は、基部と、基部から突出した複数の脚部とが設けられ、前記脚部の先端部の側面に金属膜が、複数の当該音叉型圧電振動片を形成したウエハにおける発振周波数のシフト調整を行うために形成され、前記脚部の先端部の主面に金属膜が、前記ウエハにおける複数の当該音叉型圧電振動片の発振周波数のバラツキを調整するために形成され、前記脚部の先端部の側面に形成された金属膜の少なくとも一部が、前記先端部の側面に形成した前記金属膜の形成領域のうち、前記脚部の突出方向の長さ寸法の中央を基準として、前記突出方向に沿って前記脚部の先端部方向側と基部方向側に同じ寸法だけ長さを有することを特徴とする。また、本発明にかかる圧電振動デバイスは、本発明にかかる音叉方圧電振動片を設けたことを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、先端部の側面に対して金属膜除去を行なわずに発振周波数の調整を行うことが可能となる。具体的に、本発明によれば、前記脚部の先端部の側面に前記金属膜を形成して複数の当該音叉型圧電振動片を形成したウエハにおける発振周波数のシフト調整を行ない、前記脚部の先端部の主面に前記金属膜を形成して前記ウエハにおける複数の当該音叉型圧電振動片の発振周波数のバラツキを調整するので、当該音叉型圧電振動片の小型化に伴い、前記先端部に形成した周波数調整用の金属膜の形成領域が小さくなっても、従来技術のようにビーム照射による側面の金属膜の除去を行なわずに、複数の音叉型圧電振動片を形成したウエハにおける発振周波数のシフト調整と、ウエハにおける複数の音叉型圧電振動片の発振周波数のバラツキ調整を行うことが可能となる。また、本発明によれば、小型の音叉型圧電振動片に好適である。
【００２１】
また、本発明によれば、シフト調整用の前記金属膜について、少なくともその一部が、当該音叉型圧電振動片の先端部の側面に形成した金属膜の形成領域のうち、前記脚部の突出方向の長さ寸法の中央を基準として、前記突出方向に沿って前記脚部の先端部方向側と基部方向側に同じ寸法だけ長さを有するので、発振周波数の変動量の基準を定めることが可能となり、複数の当該音叉型圧電振動片を形成したウエハにおける発振周波数のシフトを容易に行うことが可能となる。さらに、前記脚部（前記側面）の突出方向の長さ寸法の中央を基準として、前記突出方向に沿って前記脚部の先端部方向側と基部方向側に同じ寸法だけ長さを有するので、前記側面への前記金属膜の形成量と、発振周波数の変動量を比例関係とすることができ、複数の当該音叉型圧電振動片を形成したウエハにおける発振周波数のシフトに好適である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、先端部の側面に対して金属膜除去を行なわずに発振周波数の調整を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す本実施の形態では、圧電材料として水晶を用いた場合を示す。しかしながら、これに限定されるものではなく、圧電材料として水晶を用いることは好適な実施の形態の一つである。
【００２４】
−水晶振動子１−
本実施例にかかる音叉型水晶振動子１（本発明でいう圧電振動デバイスであり、以下、以下、水晶振動子という）には、図１に示すように、フォトリソグラフィ法で成形された音叉型水晶振動片３（本発明でいう音叉型圧電振動片であり、以下、水晶振動片という）と、この水晶振動片３を保持するベース２と、ベース２に保持した水晶振動片３を気密封止するための蓋（図示省略）と、が設けられている。
【００２５】
この水晶振動子１では、ベース２と蓋とが接合されて本体筐体が構成されている。これらベース２と蓋とが接合材（図示省略）を介して接合され、この接合により本体筐体の内部空間１１が形成されている。そして、この本体筐体の内部空間１１内のベース２上に、金などの金属材料からなる導電性バンプ２５を介して水晶振動片３が保持接合されているとともに、本体筐体の内部空間１１が気密封止されている。この際、ベース２と水晶振動片３とは導電性バンプ２５を用いてＦＣＢ法により超音波接合されるとともに電気的に接続されている。
【００２６】
次に、この水晶振動子１の各構成について説明する。
【００２７】
ベース２は、底部２１と、この底部２１から上方に延出した堤部２２とから構成される箱状体に形成されている。このベース２は、セラミック材料からなる平面視矩形状の一枚板上に、セラミック材料の直方体が積層して凹状に一体的に焼成されている。また、堤部２２は、図１に示す底部２１の平面視外周に沿って成形されている。この堤部２２の上面には、蓋と接合するためのメタライズ層２３が設けられている。なお、メタライズ層２３は、例えば、タングステン層、あるいはモリブデン層上にニッケル，金の順でメッキした構成とからなる。また、ベース２の内部空間１１における底部２１には、図１に示すように、一対の電極パッド２４が形成され、これら電極パッド２４上に水晶振動片３が片保持して設けられる。これら電極パッド２４は、それぞれに対応した引回電極（図示省略）を介して、ベース２の裏面などの外周面に形成される端子電極（図示省略）に電気的に接続され、これら端子電極が外部部品や外部機器の外部電極に接続される。なお、これら電極パッド２４、引回電極、端子電極は、タングステン、モリブデン等のメタライズ材料を印刷した後にベース２と一体的に焼成して形成される。そして、これら電極パッド２４、引回電極、端子電極のうち一部のものについては、メタライズ上部にニッケルメッキが形成され、その上部に金メッキが形成されて構成される。
【００２８】
蓋は、金属材料からなり、平面視矩形状の一枚板に成形されている。この蓋の下面には、接合材が形成されている。この蓋は、シーム溶接やビーム溶接、加熱溶融接合等の手法により接合材を介してベース２に電気機械的に接合されて、蓋とベース２とによる水晶振動子１の本体筐体が構成される。
【００２９】
次に、内部空間１１に配された水晶振動片３について説明する。
【００３０】
−水晶振動片３−
水晶振動片３は、異方性材料の水晶片である水晶素板（図示省略）から、ウェットエッチング形成された水晶Ｚ板である。そのため、この水晶振動片３は量産に好適である。
【００３１】
この水晶振動片３は、図１，２に示すように、基部３１と、振動部である２本の脚部３２，３３とから構成された外形からなり、２本の脚部３２，３３が基部３１の一端から突出して形成されている。
【００３２】
また、水晶振動片３の外形のうち、両側面３４は対向し、両主面３５は対向し、これら側面３４は主面３５に対して傾斜して成形されている。これは、水晶振動片３を湿式でエッチング成形する際に基板２１材料の結晶方向（Ｘ，Ｙ方向）へのエッチングスピードが異なることに起因している。
【００３３】
また、２本の脚部３２，３３の両主面３５には、水晶振動片３の小型化により劣化する直列共振抵抗値（本実施例ではＣＩ値）を改善させるために、凹部３６が形成されている。
【００３４】
各脚部３２，３３には、異電位で構成された第１及び第２の励振電極４１，４２と、これらの第１及び第２の励振電極４１，４２を外部電極となる電極パッド２４に電気的に接続させるために第１及び第２の励振電極４１，４２から引き出された引出電極４３とが設けられている。なお、本実施例でいう引出電極４３は、第１及び第２の励振電極４１，４２から引き出された電極パターンのことをいう。
【００３５】
第１の励振電極４１は、一方の脚部３２の両主面３５と他方の脚部３３の両側面３４に形成されている。同様に、第２の励振電極４２は、他方の脚部３３の両主面３５と、一方の脚部３２の両側面３４とに形成されている。また、２つの励振電極４１，４２の一部は、凹部３６の内部にそれぞれ形成されている。このため、水晶振動片３を小型化しても脚部３２，３３の振動損失が抑制され、ＣＩ値を低く抑えることができる。
【００３６】
これら第１及び第２の励振電極４１，４２は、金属蒸着によって各脚部３２，３３上に形成されたクロム層が形成され、このクロム層上に金層が形成されて構成される薄膜である。本実施例では、第１及び第２の励振電極４１，４２の膜厚は、クロム層が５〜１０ｎｍ、金層が１０〜５００ｎｍとされる。
【００３７】
また、各脚部３２，３３の先端部３７には、図１，２に示すように、周波数調整用錘としての金属膜５がそれぞれ形成されている。これら金属膜５は、第１及び第２の励振電極４１，４２とそれぞれ接続されている。具体的に、金属膜５の一部分は、第１及び第２の励振電極４１，４２と同じ材料のクロム層と金層とが積層した薄膜５１であり、第１及び第２の励振電極４１，４２と同時に各脚部３２，３３に形成されている。そして、クロム層と金層とが積層した薄膜５１上に、電解メッキ形成により金メッキ５２（本発明でいう金属膜５の一部）が積層形成されて金属膜５が形成される。
【００３８】
具体的に、金属膜５は、図１，２に示すように、各脚部３２，３３の先端部３７に形成され、先端部３７の両側面３４の金属膜５は、複数の水晶振動片３を形成したウエハ６（下記参照）における発振周波数のシフト調整を行うために形成され、先端部３７の両主面３５に金属膜５が、ウエハ６における複数の水晶振動片３の発振周波数のバラツキを調整するために形成されている。この金属膜５の形成領域Ａ３の寸法は、幅が約１００〜１２０μｍで、高さが約１００μｍで、長さが約４５０μｍに設定されている。
【００３９】
そして、各脚部３２，３３の両主面３５に形成されている金属膜５の金メッキ５２は、一部分５２１を除いて両主面３５の平面視外周縁以外の平面視中央部分Ａ１に形成されている。また、図１，２に示すように、水晶振動片３の金属膜５除去による周波数調整を行うことで、図１，２に示すように、各脚部３２，３３の両主面３５の先端付近に形成された金メッキ５２（図４参照）は除去されている（図１，２に示す矢印Ａ２領域参照）。
【００４０】
また、各脚部３２，３３の両主面３５に形成されている一部分５２１の金属膜５の金メッキ５２は、両側面３４に形成されている金メッキ５２と連なっている。すなわち、金属膜５の金メッキ５２の一部分５２１において、図１，２に示すように、両主面３５と両側面３４に形成された金メッキ５２が連続して形成されている。
【００４１】
各脚部３２，３３の両側面３４に形成されている金属膜５の金メッキ５２は、金属膜５の形成領域Ａ３のうち長さ寸法の中央（図１，２に示す中央線Ｃ参照）を基準として、各脚部３２，３３の先端側（先端部３７方向側）と基側（基部３１方向側）に同じ寸法だけ長さを有し、その長さ分において側面３４全体に形成されている。本実施例では、金メッキ５２は、中央線Ｃを含み、この中央線Ｃから、脚部３２，３３の突出方向に沿って各脚部３２，３３の先端側（先端部３７方向側）と基側（基部３１方向側）にそれぞれ１５０μｍだけ長さを有している。
【００４２】
なお、上記した金属膜５の金メッキ５２のうち、各脚部３２，３３の両側面３４に形成された金属膜５の金メッキ５２は、複数の水晶振動片３を形成したウエハ６（下記参照）における発振周波数を目標とする目標発振周波数にシフトするため（発振周波数のシフト調整）に形成されている。
【００４３】
また、各脚部３２，３３の両主面３５に形成された金属膜５の金メッキ５２は、ウエハ６（下記参照）に形成した複数の水晶振動片３の発振周波数のバラツキを調整するため（発振周波数のバラツキ調整）に形成されている。なお、上記した従来技術のビーム照射によって金属膜を除去する工程は、当該発振周波数のばらつき調整に該当する。
【００４４】
次に、複数の水晶振動片３を形成するウエハ６および周波数調整工程（方法）について説明する。
【００４５】
−ウエハ６および周波数調整工程−
１枚の水晶ウエハ６（以下、ウエハという）に、フォトリソグラフィ等の工法により、図３に示すように複数の水晶振動片３がマトリックス状に形成されている。具体的に、ウエハ６上には各水晶振動片３は、基部３１と２本の脚部３２，３３が成形されている。
【００４６】
上記した構成からなるウエハ６から複数の水晶振動片３を個片に切り離す前、各水晶振動片３には、第１及び第２の励振電極４１，４２と、金属膜５（この時、金メッキ５２は未形成）と、各水晶振動片３に対応した検査電極（図示省略）が形成される。この検査電極は、図示しない導電パターンにより第１及び第２の励振電極４１，４２に接続されている。
【００４７】
上記したウエハ６から複数の水晶振動片３を個片に切り離す前の構成からなるウエハ６に対して、検査電極から周波数調整対象となる水晶振動片３の第１及び第２の励振電極４１，４２へ電圧を印加し、水晶振動片３を励振する。そして、水晶振動片３を励振させた状態で水晶振動片３の周波数測定を行う。
【００４８】
そして、金メッキ５２が形成されていない状態の複数の水晶振動片３を形成したウエハ６における発振周波数を、目標とする目標発振周波数にシフトするために、各水晶振動片３の両側面３４に所望の量の金メッキ５２を形成する（シフト調整工程）。なお、この時、同時に各脚部３２，３３の両主面３５に金メッキ５２を形成する。金メッキ５２を形成した水晶振動片３を図４に示す。
【００４９】
上記した本実施例のシフト調整工程では、水晶振動片３の脚部３２，３３の先端部３７の側面３４に金属膜５（本実施例では金メッキ５２）を形成して、複数の水晶振動片３を形成したウエハ６における発振周波数のシフト調整を行う。このシフト調整工程では、金メッキ５２を、水晶振動片３の先端部３７の側面３４に形成する金属膜５の形成領域Ａ３のうち、脚部３２，３３の突出方向の長さ寸法の中央（中央線Ｃ）を基準として形成する。具体的に、金メッキ５２は、脚部３２，３３の側面３４の突出方向の長さ寸法の中央（中央線Ｃ）を基準として、突出方向に沿って脚部３２，３３の先端側（先端部３７方向側）と基側（基部３１方向側）に同じ寸法だけ長さを有する。
【００５０】
図５に、本実施例における各水晶振動片３の側面３４に形成する金メッキの量に対する発振周波数のシフト量を示す。図５に示す寸法は、金メッキ５２の長さ方向の寸法（寸法ａ値）であり、金属膜５の形成領域Ａ３の中央線Ｃを基準にした場合、各脚部３２，３３の先端側と基側への寸法はそれぞれ寸法ａ値の１／２の値となる。この図５に示すように、金属膜５の形成領域Ａ３の中央線Ｃを基準にして、各脚部３２，３３の先端側と基側への寸法を設定しているために、側面３４への金メッキ５２の形成量（寸法ａ値）と、発振周波数の変化量とが比例関係となる。
【００５１】
そして、上記したように、複数の水晶振動片３を形成したウエハ６における発振周波数のシフト調整を行なった後に、各脚部３２，３３の両主面３５に形成された金属膜５の金メッキ５２に対して、周波数調整装置（図示省略）を行う装置を用いてレーザビームなどによる金属膜除去手段による金メッキ５２の除去を行ない、ウエハ６における複数の水晶振動片３の発振周波数のバラツキを調整し（バラツキ調整工程）、複数の水晶振動片３を形成したウエハ６における発振周波数の調整を終える。なお、上記したように、この発振周波数のバラツキの調整時、各脚部３２，３３の側面３４に形成されている金属膜５への金属膜除去は行なわない。
【００５２】
上記した本実施例のシフト調整工程では、水晶振動片３の脚部３２，３３の先端部３７の両主面３５に金メッキ５２を形成し、形成した金属膜５を金属膜除去手段により所望の量だけ除去して、ウエハ６における複数の水晶振動片３の発振周波数のバラツキを調整する。
【００５３】
具体的に、脚部３２，３３の主面３５に形成された金属膜５の金メッキ５２に対して、脚部３２，３３の幅方向を走査しながらレーザを金属膜５の金メッキ５２に照射してライン状に金メッキ５２を除去する。なお、ここでいう金属膜５の除去対象は、電解メッキ形成された金メッキ５２のみを対象としている。そして、このレーザ照射によるライン状の金属膜５の除去を、脚部３２，３３の先端部３７側（先端側）から基部３１側（基側）に向けて行ない、レーザ照射による金属膜５を除去することで、金属膜５の形状は、図２に示すようになる。
【００５４】
複数の水晶振動片３を形成したウエハ６における発振周波数調整を終えた後、ウエハ６から複数の水晶振動片３を分割して図２に示す個片とし、個片とした水晶振動片３をベース２に搭載し（図１参照）、水晶振動片３を気密封止するために蓋をベース２に接合して、水晶振動子１を製造する。
【００５５】
上記したように、本実施例にかかる水晶振動片３の周波数調整方法によれば、シフト調整工程とバラツキ調整工程とを有するので、先端部３７の側面３４に対して金属膜５の除去を行なわずに発振周波数の調整を行うことができる。その結果、水晶振動片３の小型化に伴い、先端部３７に形成した周波数調整用の金属膜５の形成領域が小さくなっても、従来技術のようにビーム照射による側面３４の金属膜５の除去を行なわずに、複数の水晶振動片３を形成したウエハ６における発振周波数のシフト調整と、ウエハ６における複数の水晶振動片３の発振周波数のバラツキ調整を行うことができる。
【００５６】
また、シフト調整工程において形成する金属膜５について、少なくともその一部である金メッキ５２を、水晶振動片３の先端部３７の側面３４に形成した金属膜５の形成領域Ａ３のうち、脚部３２，３３の突出方向の長さ寸法の中央（中央線Ｃ）を基準として形成するので、発振周波数の変動量の基準を定めることができ、複数の水晶振動片３を形成したウエハ６における発振周波数のシフトを容易に行うことができる。
【００５７】
さらに、脚部３２，３３（側面３４）の突出方向の長さ寸法の中央（中央線Ｃ）を基準として、突出方向に沿って脚部３２，３３の先端部方向側と基部方向側に同じ寸法だけ長さを有するので、側面３４への金属膜５の形成量と、発振周波数の変動量を比例関係とすることができ、複数の水晶振動片３を形成したウエハ６における発振周波数のシフトに好適である。
【００５８】
また、バラツキ調整工程において形成する金属膜５（本実施例では金メッキ５２）について、金メッキ５２を、主面３５の平面視外周縁以外の平面視中央部分に形成するので（図１，２参照）、金メッキ５２の形成時のマスクによる形成ずれがあっても所望の量の金メッキ５２を脚部３２，３３の主面３５に形成することができる。
【００５９】
上記した本実施例にかかる水晶振動子１に設けられた水晶振動片３は、上記した本実施例にかかる周波数調整方法により周波数調整が行なわれているので、上記した周波数調整方法による作用効果を有し、先端部３７の側面３４に対して金属膜５の除去を行なわずに発振周波数の調整を行うことができる。その結果、水晶振動片３の小型化に伴い、先端部３７に形成した周波数調整用の金属膜５の形成領域が小さくなっても、従来技術のようにビーム照射による側面３４の金属膜５の除去を行なわずに、複数の水晶振動片３を形成したウエハ６における発振周波数のシフト調整と、ウエハ６における複数の水晶振動片３の発振周波数のバラツキ調整を行うことができる。特に、本実施例は、小型の水晶振動片３に好適である。
【００６０】
また、上記した本実施例に係る水晶振動子１に設けられた水晶振動片３は、基部３１と２本の脚部３２，３３とが設けられ、脚部３２，３３の先端部３７の側面３４に金属膜５（本実施例では金メッキ５２）が、複数の水晶振動片３を形成したウエハ６における発振周波数のシフト調整を行うために形成され、脚部３２，３３の先端部３７の主面３５に金属膜５（本実施例では金メッキ５２）が、ウエハ６における複数の水晶振動片３の発振周波数のバラツキを調整するために形成され、脚部３２，３３の先端部３７の側面３４に形成された金属膜５の金メッキ５２が、先端部３７の側面３４に形成した金属膜５の形成領域Ａ３のうち、脚部３２，３３の突出方向の長さ寸法の中央（中央線Ｃ）を基準として、突出方向に沿って脚部３２，３３の先端部方向側と基部方向側に同じ寸法だけ長さを有するので、先端部３７の側面３４に対して金属膜５の除去を行なわずに発振周波数の調整を行うことができる。
【００６１】
具体的に、本実施例にかかる水晶振動子１に設けられた水晶振動片３によれば、脚部３２，３３の先端部３７の側面３４に金属膜５を形成して複数の水晶振動片３を形成したウエハ６における発振周波数のシフト調整を行ない、脚部３２，３３の先端部３７の主面３５に金属膜５を形成してウエハ６における複数の水晶振動片３の発振周波数のバラツキを調整するので、水晶振動片３の小型化に伴い、先端部３７に形成した周波数調整用の金属膜５の形成領域が小さくなっても、従来技術のようにビーム照射による側面３４の金属膜５の除去を行なわずに、複数の水晶振動片３を形成したウエハ６における発振周波数のシフト調整と、ウエハ６における複数の水晶振動片３の発振周波数のバラツキ調整を行うことができる。特に、本実施例は、小型の水晶振動片３に好適である。
【００６２】
また、本実施例にかかる水晶振動子１に設けられた水晶振動片３によれば、シフト調整用の金属膜５について、少なくとも金メッキ５２が、水晶振動片３の先端部３７の側面３４に形成した金属膜５の形成領域Ａ３のうち、脚部３２，３３の突出方向の長さ寸法の中央（中央線Ｃ）を基準として、突出方向に沿って脚部３２，３３の先端部方向側と基部方向側に同じ寸法だけ長さを有するので、発振周波数の変動量の基準を定めることができ、複数の水晶振動片３を形成したウエハ６における発振周波数のシフトを容易に行うことができる。さらに、脚部３２，３３（側面３４）の突出方向の長さ寸法の中央（中央線Ｃ）を基準として、突出方向に沿って脚部３２，３３の先端部方向側と基部方向側に同じ寸法だけ長さを有するので、側面３４への金属膜５の形成量と、発振周波数の変動量を比例関係とすることができ、複数の水晶振動片３を形成したウエハ６における発振周波数のシフトに好適である。
【００６３】
なお、水晶振動片３の金属膜５除去による周波数調整方法について、本実施例では、レーザビームを用いているが、これに限定されるものではなくイオンミーリングなどの他の金属膜除去手段であってもよい。
【００６４】
また、本実施例では、金属膜５のうち金メッキ５２をシフト調整用の金属膜の対象として、また、バラツキ調整用の金属膜の対象として用いているが、これに限定されるものではなく、本実施例でいうとクロム層と金層とからなる薄膜５１も、シフト調整用の金属膜の対象として、また、バラツキ調整用の金属膜の対象としてもよい。なお、この場合、クロム層と金層とからなる薄膜５１は、金属膜５の形成領域Ａ３全面に形成されるものではなく、発振周波数の調整量に応じて形成量を可変させることは言うまでもない。
【００６５】
また、本実施例では、水晶振動片３の脚部３２，３３の先端部３７の側面３４と両主面３５に対して同時に金属膜５を形成しているが、これは好適な例でありこれに限定されるものではない。そのため、例えば、水晶振動片３の脚部３２，３３の先端部３７の側面３４のみに金属膜５を形成してシフト調整工程を行い、シフト調整工程とは別工程において、水晶振動片３の脚部３２，３３の先端部３７の両主面３５のみに金属膜５を形成してバラツキ調整工程を行ってもよい。すなわち、金属膜５の形成について、シフト調整工程とバラツキ調整工程との各工程毎にそれぞれ対象とする金属膜５を形成してもよく、または本実施例に示すようにそれぞれ対象とする金属膜５を同時に形成してもよい。
【００６６】
また、本実施例では、複数の水晶振動片３を形成したウエハ６における発振周波数のシフト調整を行なった後に、各脚部３２，３３の両主面３５に形成された金属膜５の金メッキ５２に対して金属膜除去手段による金メッキ５２の除去を行なっているが、これは好適な例であり金メッキ５２の除去対象はこれに限定されるものではない。そのため、例えば、金メッキ５２の除去対象を、各脚部３２，３３の両主面３５のうちいずれか一方の主面としてもよい。
【００６７】
なお、本発明は、その精神や主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、音叉型圧電振動片の周波数調整に関し、特に、ウエハで一体形成された複数の音叉型圧電振動片をウエハから切り離す前に各圧電振動片に対して連続して周波数調整を行う工程に極めて効率的で好適である。また、本発明は、特に音叉型圧電振動子が音叉型水晶振動子である場合に、好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】図１は、本実施例にかかる水晶振動子の内部を公開した概略平面図である。
【図２】図２は、本実施例にかかる、シフト調整工程とバラツキ調整工程を行なった水晶振動片を模式的に示した概略斜視図である。
【図３】図３は、本実施例にかかるウエハの一部を示す概略平面図である。
【図４】図４は、本実施例にかかる、金メッキを形成した水晶振動片を模式的に示した概略斜視図である。
【図５】図５は、本実施例における水晶振動片の側面に形成する金メッキの量に対する発振周波数のシフト量を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７０】
３ 水晶振動片（音叉型圧電振動片）
３１ 基部
３２，３３ 脚部
３４ 側面
３５ 主面
３７ 先端部
５ 金属膜
５２ 金メッキ
６ ウエハ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動デバイス、音叉型圧電振動片、および音叉型圧電振動片の製造方法に関し、特に、音叉型圧電振動片の周波数調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
音叉型圧電振動子の生産工程の１つとして、発振周波数の調整工程がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
下記する特許文献１に記載の音叉型圧電振動子では、その気密封止された内部空間に音叉型圧電振動片が設けられている。この音叉型圧電振動片には、基部と２本の脚部とが備えられている。各脚部には、両主面と両側面で異極となる励振電極が形成され、両側面の励振電極がお互いに共通接続されている。そして、音叉型圧電振動片の各脚部の先端部に周波数調整するための金属膜が形成され、ビーム照射によって先端部の両主面および両側面に形成した金属膜を除去することにより発振周波数の調整を行う。
【特許文献１】再表２００４／１００３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、音叉型圧電振動子の小型化が求められており、これにともなって音叉型圧電振動子に設けられた音叉型圧電振動片の小型化も求められている。その結果、音叉型圧電振動片の小型化に伴い、先端部の両主面および両側面に形成した周波数調整用の金属膜の形成領域も小さくなる。
【０００５】
そこで、先端部の側面に形成した金属膜の除去に関して、現在の周波数調整を行う装置を用いてビーム照射（レーザビーム、電子ビーム等）などの金属膜除去手段による除去を行う場合、ビーム照射の角度を変更するなどの装置の設計変更が必要となるが、この変更により装置が大型になるため、この変更を行うことは難しい。
【０００６】
そのため、現在の周波数調整を行う装置を用いて周波数調整を行う必要があり、この場合、ビーム照射を先端部の側面に対して行うことは難しい。
【０００７】
上記したことから、ビーム照射による側面の金属膜の除去は、現在の周波数調整を行う装置を用いた場合、現実的な周波数調整工程ではない。
【０００８】
そこで、上記課題を解決するために、本発明は、先端部の側面に対して金属膜除去を行なわずに発振周波数の調整を行う圧電振動デバイス、音叉型圧電振動片、および音叉型圧電振動片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】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明にかかる音叉型圧電振動片の周波数調整方法は、音叉型圧電振動片を複数形成したウエハにおいて発振周波数の調整を行う音叉型圧電振動片の周波数調整方法において、音叉型圧電振動片は、基部と、基部から突出した複数の脚部とを設け、音叉型水晶振動片の脚部の先端部の側面に金属膜を形成して、複数の音叉型圧電振動片を形成したウエハにおける発振周波数のシフト調整を行うシフト調整工程と、音叉型水晶振動片の脚部の先端部の主面に金属膜を形成し、形成した金属膜を金属膜除去手段により所望の量だけ除去して、ウエハにおける複数の音叉型圧電振動片の発振周波数のバラツキを調整するバラツキ調整工程と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、先端部の側面に対して金属膜除去を行なわずに発振周波数の調整を行うことが可能となる。その結果、音叉型圧電振動片の小型化に伴い、先端部に形成した周波数調整用の金属膜の形成領域が小さくなっても、従来技術のようにビーム照射による側面の金属膜の除去を行なわずに、複数の音叉型圧電振動片を形成したウエハにおける発振周波数のシフト調整と、ウエハにおける複数の音叉型圧電振動片の発振周波数のバラツキ調整を行うことが可能となる。
【００１１】
前記方法において、前記シフト調整工程において形成する金属膜について、少なくともその一部を、音叉型圧電振動片の先端部の側面に形成した金属膜の形成領域のうち、脚部の突出方向の長さ寸法の中央を基準として形成してもよい。
【００１２】
この場合、前記シフト調整工程において形成する金属膜について、少なくともその一部を、音叉型圧電振動片の先端部の側面に形成した金属膜の形成領域のうち、脚部の突出方向の長さ寸法の中央を基準として形成するので、発振周波数の変動量の基準を定めることが可能となり、複数の音叉型圧電振動片を形成したウエハにおける発振周波数のシフトを容易に行うことが可能となる。
【００１３】
前記方法において、前記シフト調整工程において形成する金属膜について、少なくともその一部が、音叉型圧電振動片の先端部の側面に形成した金属膜の形成領域のうち、脚部の突出方向の長さ寸法の中央を基準として、突出方向に沿って脚部の先端部方向側と基部方向側に同じ寸法だけ長さを有してもよい。
【００１４】
この場合、前記シフト調整工程において形成する金属膜について、少なくともその一部が、音叉型圧電振動片の先端部の側面に形成した金属膜の形成領域のうち、脚部の突出方向の長さ寸法の中央を基準として、突出方向に沿って脚部の先端部方向側と基部方向側に同じ寸法だけ長さを有するので、発振周波数の変動量の基準を定めることが可能となり、複数の音叉型圧電振動片を形成したウエハにおける発振周波数のシフトを容易に行うことが可能となる。さらに、脚部（側面）の突出方向の長さ寸法の中央を基準として、突出方向に沿って脚部の先端部方向側と基部方向側に同じ寸法だけ長さを有するので、側面への金属膜の形成量と、発振周波数の変動量を比例関係とすることができ、複数の音叉型圧電振動片を形成したウエハにおける発振周波数のシフトに好適である。
【００１５】
前記方法において、前記バラツキ調整工程において形成する金属膜について、金属膜を、主面の平面視外周縁以外の平面視中央部分に形成してもよい。
【００１６】
この場合、前記バラツキ調整工程において形成する金属膜について、金属膜を、主面の平面視外周縁以外の平面視中央部分に形成するので、金属膜の形成時のマスクによる形成ずれがあっても所望の量の金属膜を脚部の主面に形成することが可能となる。
【００１７】
上記の目的を達成するため、本発明にかかる音叉型圧電振動片は、上記した本発明にかかる音叉型圧電振動片の周波数調整方法により周波数調整が行なわれたことを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、先端部の側面に対して金属膜除去を行なわずに発振周波数の調整を行うことが可能となる。その結果、音叉型圧電振動片の小型化に伴い、先端部に形成した周波数調整用の金属膜の形成領域が小さくなっても、従来技術のようにビーム照射による側面の金属膜の除去を行なわずに、複数の音叉型圧電振動片を形成したウエハにおける発振周波数のシフト調整と、ウエハにおける複数の音叉型圧電振動片の発振周波数のバラツキ調整を行うことが可能となる。また、本発明によれば、小型の音叉型圧電振動片に好適である。
【００１９】
上記の目的を達成するため、本発明にかかる音叉型圧電振動片は、基部と、基部から突出した複数の脚部とが設けられ、前記脚部の先端部の側面に金属膜が、複数の当該音叉型圧電振動片を形成したウエハにおける発振周波数のシフト調整を行うために形成され、前記脚部の先端部の主面に金属膜が、前記ウエハにおける複数の当該音叉型圧電振動片の発振周波数のバラツキを調整するために形成され、前記脚部の先端部の側面に形成された金属膜の少なくとも一部が、前記先端部の側面に形成した前記金属膜の形成領域のうち、前記脚部の突出方向の長さ寸法の中央を基準として、前記突出方向に沿って前記脚部の先端部方向側と基部方向側に同じ寸法だけ長さを有することを特徴とする。また、本発明にかかる圧電振動デバイスは、本発明にかかる音叉方圧電振動片を設けたことを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、先端部の側面に対して金属膜除去を行なわずに発振周波数の調整を行うことが可能となる。具体的に、本発明によれば、前記脚部の先端部の側面に前記金属膜を形成して複数の当該音叉型圧電振動片を形成したウエハにおける発振周波数のシフト調整を行ない、前記脚部の先端部の主面に前記金属膜を形成して前記ウエハにおける複数の当該音叉型圧電振動片の発振周波数のバラツキを調整するので、当該音叉型圧電振動片の小型化に伴い、前記先端部に形成した周波数調整用の金属膜の形成領域が小さくなっても、従来技術のようにビーム照射による側面の金属膜の除去を行なわずに、複数の音叉型圧電振動片を形成したウエハにおける発振周波数のシフト調整と、ウエハにおける複数の音叉型圧電振動片の発振周波数のバラツキ調整を行うことが可能となる。また、本発明によれば、小型の音叉型圧電振動片に好適である。
【００２１】
また、本発明によれば、シフト調整用の前記金属膜について、少なくともその一部が、当該音叉型圧電振動片の先端部の側面に形成した金属膜の形成領域のうち、前記脚部の突出方向の長さ寸法の中央を基準として、前記突出方向に沿って前記脚部の先端部方向側と基部方向側に同じ寸法だけ長さを有するので、発振周波数の変動量の基準を定めることが可能となり、複数の当該音叉型圧電振動片を形成したウエハにおける発振周波数のシフトを容易に行うことが可能となる。さらに、前記脚部（前記側面）の突出方向の長さ寸法の中央を基準として、前記突出方向に沿って前記脚部の先端部方向側と基部方向側に同じ寸法だけ長さを有するので、前記側面への前記金属膜の形成量と、発振周波数の変動量を比例関係とすることができ、複数の当該音叉型圧電振動片を形成したウエハにおける発振周波数のシフトに好適である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、先端部の側面に対して金属膜除去を行なわずに発振周波数の調整を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す本実施の形態では、圧電材料として水晶を用いた場合を示す。しかしながら、これに限定されるものではなく、圧電材料として水晶を用いることは好適な実施の形態の一つである。
【００２４】
−水晶振動子１−
本実施例にかかる音叉型水晶振動子１（本発明でいう圧電振動デバイスであり、以下、以下、水晶振動子という）には、図１に示すように、フォトリソグラフィ法で成形された音叉型水晶振動片３（本発明でいう音叉型圧電振動片であり、以下、水晶振動片という）と、この水晶振動片３を保持するベース２と、ベース２に保持した水晶振動片３を気密封止するための蓋（図示省略）と、が設けられている。
【００２５】
この水晶振動子１では、ベース２と蓋とが接合されて本体筐体が構成されている。これらベース２と蓋とが接合材（図示省略）を介して接合され、この接合により本体筐体の内部空間１１が形成されている。そして、この本体筐体の内部空間１１内のベース２上に、金などの金属材料からなる導電性バンプ２５を介して水晶振動片３が保持接合されているとともに、本体筐体の内部空間１１が気密封止されている。この際、ベース２と水晶振動片３とは導電性バンプ２５を用いてＦＣＢ法により超音波接合されるとともに電気的に接続されている。
【００２６】
次に、この水晶振動子１の各構成について説明する。
【００２７】
ベース２は、底部２１と、この底部２１から上方に延出した堤部２２とから構成される箱状体に形成されている。このベース２は、セラミック材料からなる平面視矩形状の一枚板上に、セラミック材料の直方体が積層して凹状に一体的に焼成されている。また、堤部２２は、図１に示す底部２１の平面視外周に沿って成形されている。この堤部２２の上面には、蓋と接合するためのメタライズ層２３が設けられている。なお、メタライズ層２３は、例えば、タングステン層、あるいはモリブデン層上にニッケル，金の順でメッキした構成とからなる。また、ベース２の内部空間１１における底部２１には、図１に示すように、一対の電極パッド２４が形成され、これら電極パッド２４上に水晶振動片３が片保持して設けられる。これら電極パッド２４は、それぞれに対応した引回電極（図示省略）を介して、ベース２の裏面などの外周面に形成される端子電極（図示省略）に電気的に接続され、これら端子電極が外部部品や外部機器の外部電極に接続される。なお、これら電極パッド２４、引回電極、端子電極は、タングステン、モリブデン等のメタライズ材料を印刷した後にベース２と一体的に焼成して形成される。そして、これら電極パッド２４、引回電極、端子電極のうち一部のものについては、メタライズ上部にニッケルメッキが形成され、その上部に金メッキが形成されて構成される。
【００２８】
蓋は、金属材料からなり、平面視矩形状の一枚板に成形されている。この蓋の下面には、接合材が形成されている。この蓋は、シーム溶接やビーム溶接、加熱溶融接合等の手法により接合材を介してベース２に電気機械的に接合されて、蓋とベース２とによる水晶振動子１の本体筐体が構成される。
【００２９】
次に、内部空間１１に配された水晶振動片３について説明する。
【００３０】
−水晶振動片３−
水晶振動片３は、異方性材料の水晶片である水晶素板（図示省略）から、ウェットエッチング形成された水晶Ｚ板である。そのため、この水晶振動片３は量産に好適である。
【００３１】
この水晶振動片３は、図１，２に示すように、基部３１と、振動部である２本の脚部３２，３３とから構成された外形からなり、２本の脚部３２，３３が基部３１の一端から突出して形成されている。
【００３２】
また、水晶振動片３の外形のうち、両側面３４は対向し、両主面３５は対向し、これら側面３４は主面３５に対して傾斜して成形されている。これは、水晶振動片３を湿式でエッチング成形する際に基板２１材料の結晶方向（Ｘ，Ｙ方向）へのエッチングスピードが異なることに起因している。
【００３３】
また、２本の脚部３２，３３の両主面３５には、水晶振動片３の小型化により劣化する直列共振抵抗値（本実施例ではＣＩ値）を改善させるために、凹部３６が形成されている。
【００３４】
各脚部３２，３３には、異電位で構成された第１及び第２の励振電極４１，４２と、これらの第１及び第２の励振電極４１，４２を外部電極となる電極パッド２４に電気的に接続させるために第１及び第２の励振電極４１，４２から引き出された引出電極４３とが設けられている。なお、本実施例でいう引出電極４３は、第１及び第２の励振電極４１，４２から引き出された電極パターンのことをいう。
【００３５】
第１の励振電極４１は、一方の脚部３２の両主面３５と他方の脚部３３の両側面３４に形成されている。同様に、第２の励振電極４２は、他方の脚部３３の両主面３５と、一方の脚部３２の両側面３４とに形成されている。また、２つの励振電極４１，４２の一部は、凹部３６の内部にそれぞれ形成されている。このため、水晶振動片３を小型化しても脚部３２，３３の振動損失が抑制され、ＣＩ値を低く抑えることができる。
【００３６】
これら第１及び第２の励振電極４１，４２は、金属蒸着によって各脚部３２，３３上に形成されたクロム層が形成され、このクロム層上に金層が形成されて構成される薄膜である。本実施例では、第１及び第２の励振電極４１，４２の膜厚は、クロム層が５〜１０ｎｍ、金層が１０〜５００ｎｍとされる。
【００３７】
また、各脚部３２，３３の先端部３７には、図１，２に示すように、周波数調整用錘としての金属膜５がそれぞれ形成されている。これら金属膜５は、第１及び第２の励振電極４１，４２とそれぞれ接続されている。具体的に、金属膜５の一部分は、第１及び第２の励振電極４１，４２と同じ材料のクロム層と金層とが積層した薄膜５１であり、第１及び第２の励振電極４１，４２と同時に各脚部３２，３３に形成されている。そして、クロム層と金層とが積層した薄膜５１上に、電解メッキ形成により金メッキ５２（本発明でいう金属膜５の一部）が積層形成されて金属膜５が形成される。
【００３８】
具体的に、金属膜５は、図１，２に示すように、各脚部３２，３３の先端部３７に形成され、先端部３７の両側面３４の金属膜５は、複数の水晶振動片３を形成したウエハ６（下記参照）における発振周波数のシフト調整を行うために形成され、先端部３７の両主面３５に金属膜５が、ウエハ６における複数の水晶振動片３の発振周波数のバラツキを調整するために形成されている。この金属膜５の形成領域Ａ３の寸法は、幅が約１００〜１２０μｍで、高さが約１００μｍで、長さが約４５０μｍに設定されている。
【００３９】
そして、各脚部３２，３３の両主面３５に形成されている金属膜５の金メッキ５２は、一部分５２１を除いて両主面３５の平面視外周縁以外の平面視中央部分Ａ１に形成されている。また、図１，２に示すように、水晶振動片３の金属膜５除去による周波数調整を行うことで、図１，２に示すように、各脚部３２，３３の両主面３５の先端付近に形成された金メッキ５２（図４参照）は除去されている（図１，２に示す矢印Ａ２領域参照）。
【００４０】
また、各脚部３２，３３の両主面３５に形成されている一部分５２１の金属膜５の金メッキ５２は、両側面３４に形成されている金メッキ５２と連なっている。すなわち、金属膜５の金メッキ５２の一部分５２１において、図１，２に示すように、両主面３５と両側面３４に形成された金メッキ５２が連続して形成されている。
【００４１】
各脚部３２，３３の両側面３４に形成されている金属膜５の金メッキ５２は、金属膜５の形成領域Ａ３のうち長さ寸法の中央（図１，２に示す中央線Ｃ参照）を基準として、各脚部３２，３３の先端側（先端部３７方向側）と基側（基部３１方向側）に同じ寸法だけ長さを有し、その長さ分において側面３４全体に形成されている。本実施例では、金メッキ５２は、中央線Ｃを含み、この中央線Ｃから、脚部３２，３３の突出方向に沿って各脚部３２，３３の先端側（先端部３７方向側）と基側（基部３１方向側）にそれぞれ１５０μｍだけ長さを有している。
【００４２】
なお、上記した金属膜５の金メッキ５２のうち、各脚部３２，３３の両側面３４に形成された金属膜５の金メッキ５２は、複数の水晶振動片３を形成したウエハ６（下記参照）における発振周波数を目標とする目標発振周波数にシフトするため（発振周波数のシフト調整）に形成されている。
【００４３】
また、各脚部３２，３３の両主面３５に形成された金属膜５の金メッキ５２は、ウエハ６（下記参照）に形成した複数の水晶振動片３の発振周波数のバラツキを調整するため（発振周波数のバラツキ調整）に形成されている。なお、上記した従来技術のビーム照射によって金属膜を除去する工程は、当該発振周波数のばらつき調整に該当する。
【００４４】
次に、複数の水晶振動片３を形成するウエハ６および周波数調整工程（方法）について説明する。
【００４５】
−ウエハ６および周波数調整工程−
１枚の水晶ウエハ６（以下、ウエハという）に、フォトリソグラフィ等の工法により、図３に示すように複数の水晶振動片３がマトリックス状に形成されている。具体的に、ウエハ６上には各水晶振動片３は、基部３１と２本の脚部３２，３３が成形されている。
【００４６】
上記した構成からなるウエハ６から複数の水晶振動片３を個片に切り離す前、各水晶振動片３には、第１及び第２の励振電極４１，４２と、金属膜５（この時、金メッキ５２は未形成）と、各水晶振動片３に対応した検査電極（図示省略）が形成される。この検査電極は、図示しない導電パターンにより第１及び第２の励振電極４１，４２に接続されている。
【００４７】
上記したウエハ６から複数の水晶振動片３を個片に切り離す前の構成からなるウエハ６に対して、検査電極から周波数調整対象となる水晶振動片３の第１及び第２の励振電極４１，４２へ電圧を印加し、水晶振動片３を励振する。そして、水晶振動片３を励振させた状態で水晶振動片３の周波数測定を行う。
【００４８】
そして、金メッキ５２が形成されていない状態の複数の水晶振動片３を形成したウエハ６における発振周波数を、目標とする目標発振周波数にシフトするために、各水晶振動片３の両側面３４に所望の量の金メッキ５２を形成する（シフト調整工程）。なお、この時、同時に各脚部３２，３３の両主面３５に金メッキ５２を形成する。金メッキ５２を形成した水晶振動片３を図４に示す。
【００４９】
上記した本実施例のシフト調整工程では、水晶振動片３の脚部３２，３３の先端部３７の側面３４に金属膜５（本実施例では金メッキ５２）を形成して、複数の水晶振動片３を形成したウエハ６における発振周波数のシフト調整を行う。このシフト調整工程では、金メッキ５２を、水晶振動片３の先端部３７の側面３４に形成する金属膜５の形成領域Ａ３のうち、脚部３２，３３の突出方向の長さ寸法の中央（中央線Ｃ）を基準として形成する。具体的に、金メッキ５２は、脚部３２，３３の側面３４の突出方向の長さ寸法の中央（中央線Ｃ）を基準として、突出方向に沿って脚部３２，３３の先端側（先端部３７方向側）と基側（基部３１方向側）に同じ寸法だけ長さを有する。
【００５０】
図５に、本実施例における各水晶振動片３の側面３４に形成する金メッキの量に対する発振周波数のシフト量を示す。図５に示す寸法は、金メッキ５２の長さ方向の寸法（寸法ａ値）であり、金属膜５の形成領域Ａ３の中央線Ｃを基準にした場合、各脚部３２，３３の先端側と基側への寸法はそれぞれ寸法ａ値の１／２の値となる。この図５に示すように、金属膜５の形成領域Ａ３の中央線Ｃを基準にして、各脚部３２，３３の先端側と基側への寸法を設定しているために、側面３４への金メッキ５２の形成量（寸法ａ値）と、発振周波数の変化量とが比例関係となる。
【００５１】
そして、上記したように、複数の水晶振動片３を形成したウエハ６における発振周波数のシフト調整を行なった後に、各脚部３２，３３の両主面３５に形成された金属膜５の金メッキ５２に対して、周波数調整装置（図示省略）を行う装置を用いてレーザビームなどによる金属膜除去手段による金メッキ５２の除去を行ない、ウエハ６における複数の水晶振動片３の発振周波数のバラツキを調整し（バラツキ調整工程）、複数の水晶振動片３を形成したウエハ６における発振周波数の調整を終える。なお、上記したように、この発振周波数のバラツキの調整時、各脚部３２，３３の側面３４に形成されている金属膜５への金属膜除去は行なわない。
【００５２】
上記した本実施例のシフト調整工程では、水晶振動片３の脚部３２，３３の先端部３７の両主面３５に金メッキ５２を形成し、形成した金属膜５を金属膜除去手段により所望の量だけ除去して、ウエハ６における複数の水晶振動片３の発振周波数のバラツキを調整する。
【００５３】
具体的に、脚部３２，３３の主面３５に形成された金属膜５の金メッキ５２に対して、脚部３２，３３の幅方向を走査しながらレーザを金属膜５の金メッキ５２に照射してライン状に金メッキ５２を除去する。なお、ここでいう金属膜５の除去対象は、電解メッキ形成された金メッキ５２のみを対象としている。そして、このレーザ照射によるライン状の金属膜５の除去を、脚部３２，３３の先端部３７側（先端側）から基部３１側（基側）に向けて行ない、レーザ照射による金属膜５を除去することで、金属膜５の形状は、図２に示すようになる。
【００５４】
複数の水晶振動片３を形成したウエハ６における発振周波数調整を終えた後、ウエハ６から複数の水晶振動片３を分割して図２に示す個片とし、個片とした水晶振動片３をベース２に搭載し（図１参照）、水晶振動片３を気密封止するために蓋をベース２に接合して、水晶振動子１を製造する。
【００５５】
上記したように、本実施例にかかる水晶振動片３の周波数調整方法によれば、シフト調整工程とバラツキ調整工程とを有するので、先端部３７の側面３４に対して金属膜５の除去を行なわずに発振周波数の調整を行うことができる。その結果、水晶振動片３の小型化に伴い、先端部３７に形成した周波数調整用の金属膜５の形成領域が小さくなっても、従来技術のようにビーム照射による側面３４の金属膜５の除去を行なわずに、複数の水晶振動片３を形成したウエハ６における発振周波数のシフト調整と、ウエハ６における複数の水晶振動片３の発振周波数のバラツキ調整を行うことができる。
【００５６】
また、シフト調整工程において形成する金属膜５について、少なくともその一部である金メッキ５２を、水晶振動片３の先端部３７の側面３４に形成した金属膜５の形成領域Ａ３のうち、脚部３２，３３の突出方向の長さ寸法の中央（中央線Ｃ）を基準として形成するので、発振周波数の変動量の基準を定めることができ、複数の水晶振動片３を形成したウエハ６における発振周波数のシフトを容易に行うことができる。
【００５７】
さらに、脚部３２，３３（側面３４）の突出方向の長さ寸法の中央（中央線Ｃ）を基準として、突出方向に沿って脚部３２，３３の先端部方向側と基部方向側に同じ寸法だけ長さを有するので、側面３４への金属膜５の形成量と、発振周波数の変動量を比例関係とすることができ、複数の水晶振動片３を形成したウエハ６における発振周波数のシフトに好適である。
【００５８】
また、バラツキ調整工程において形成する金属膜５（本実施例では金メッキ５２）について、金メッキ５２を、主面３５の平面視外周縁以外の平面視中央部分に形成するので（図１，２参照）、金メッキ５２の形成時のマスクによる形成ずれがあっても所望の量の金メッキ５２を脚部３２，３３の主面３５に形成することができる。
【００５９】
上記した本実施例にかかる水晶振動子１に設けられた水晶振動片３は、上記した本実施例にかかる周波数調整方法により周波数調整が行なわれているので、上記した周波数調整方法による作用効果を有し、先端部３７の側面３４に対して金属膜５の除去を行なわずに発振周波数の調整を行うことができる。その結果、水晶振動片３の小型化に伴い、先端部３７に形成した周波数調整用の金属膜５の形成領域が小さくなっても、従来技術のようにビーム照射による側面３４の金属膜５の除去を行なわずに、複数の水晶振動片３を形成したウエハ６における発振周波数のシフト調整と、ウエハ６における複数の水晶振動片３の発振周波数のバラツキ調整を行うことができる。特に、本実施例は、小型の水晶振動片３に好適である。
【００６０】
また、上記した本実施例に係る水晶振動子１に設けられた水晶振動片３は、基部３１と２本の脚部３２，３３とが設けられ、脚部３２，３３の先端部３７の側面３４に金属膜５（本実施例では金メッキ５２）が、複数の水晶振動片３を形成したウエハ６における発振周波数のシフト調整を行うために形成され、脚部３２，３３の先端部３７の主面３５に金属膜５（本実施例では金メッキ５２）が、ウエハ６における複数の水晶振動片３の発振周波数のバラツキを調整するために形成され、脚部３２，３３の先端部３７の側面３４に形成された金属膜５の金メッキ５２が、先端部３７の側面３４に形成した金属膜５の形成領域Ａ３のうち、脚部３２，３３の突出方向の長さ寸法の中央（中央線Ｃ）を基準として、突出方向に沿って脚部３２，３３の先端部方向側と基部方向側に同じ寸法だけ長さを有するので、先端部３７の側面３４に対して金属膜５の除去を行なわずに発振周波数の調整を行うことができる。
【００６１】
具体的に、本実施例にかかる水晶振動子１に設けられた水晶振動片３によれば、脚部３２，３３の先端部３７の側面３４に金属膜５を形成して複数の水晶振動片３を形成したウエハ６における発振周波数のシフト調整を行ない、脚部３２，３３の先端部３７の主面３５に金属膜５を形成してウエハ６における複数の水晶振動片３の発振周波数のバラツキを調整するので、水晶振動片３の小型化に伴い、先端部３７に形成した周波数調整用の金属膜５の形成領域が小さくなっても、従来技術のようにビーム照射による側面３４の金属膜５の除去を行なわずに、複数の水晶振動片３を形成したウエハ６における発振周波数のシフト調整と、ウエハ６における複数の水晶振動片３の発振周波数のバラツキ調整を行うことができる。特に、本実施例は、小型の水晶振動片３に好適である。
【００６２】
また、本実施例にかかる水晶振動子１に設けられた水晶振動片３によれば、シフト調整用の金属膜５について、少なくとも金メッキ５２が、水晶振動片３の先端部３７の側面３４に形成した金属膜５の形成領域Ａ３のうち、脚部３２，３３の突出方向の長さ寸法の中央（中央線Ｃ）を基準として、突出方向に沿って脚部３２，３３の先端部方向側と基部方向側に同じ寸法だけ長さを有するので、発振周波数の変動量の基準を定めることができ、複数の水晶振動片３を形成したウエハ６における発振周波数のシフトを容易に行うことができる。さらに、脚部３２，３３（側面３４）の突出方向の長さ寸法の中央（中央線Ｃ）を基準として、突出方向に沿って脚部３２，３３の先端部方向側と基部方向側に同じ寸法だけ長さを有するので、側面３４への金属膜５の形成量と、発振周波数の変動量を比例関係とすることができ、複数の水晶振動片３を形成したウエハ６における発振周波数のシフトに好適である。
【００６３】
なお、水晶振動片３の金属膜５除去による周波数調整方法について、本実施例では、レーザビームを用いているが、これに限定されるものではなくイオンミーリングなどの他の金属膜除去手段であってもよい。
【００６４】
また、本実施例では、金属膜５のうち金メッキ５２をシフト調整用の金属膜の対象として、また、バラツキ調整用の金属膜の対象として用いているが、これに限定されるものではなく、本実施例でいうとクロム層と金層とからなる薄膜５１も、シフト調整用の金属膜の対象として、また、バラツキ調整用の金属膜の対象としてもよい。なお、この場合、クロム層と金層とからなる薄膜５１は、金属膜５の形成領域Ａ３全面に形成されるものではなく、発振周波数の調整量に応じて形成量を可変させることは言うまでもない。
【００６５】
また、本実施例では、水晶振動片３の脚部３２，３３の先端部３７の側面３４と両主面３５に対して同時に金属膜５を形成しているが、これは好適な例でありこれに限定されるものではない。そのため、例えば、水晶振動片３の脚部３２，３３の先端部３７の側面３４のみに金属膜５を形成してシフト調整工程を行い、シフト調整工程とは別工程において、水晶振動片３の脚部３２，３３の先端部３７の両主面３５のみに金属膜５を形成してバラツキ調整工程を行ってもよい。すなわち、金属膜５の形成について、シフト調整工程とバラツキ調整工程との各工程毎にそれぞれ対象とする金属膜５を形成してもよく、または本実施例に示すようにそれぞれ対象とする金属膜５を同時に形成してもよい。
【００６６】
また、本実施例では、複数の水晶振動片３を形成したウエハ６における発振周波数のシフト調整を行なった後に、各脚部３２，３３の両主面３５に形成された金属膜５の金メッキ５２に対して金属膜除去手段による金メッキ５２の除去を行なっているが、これは好適な例であり金メッキ５２の除去対象はこれに限定されるものではない。そのため、例えば、金メッキ５２の除去対象を、各脚部３２，３３の両主面３５のうちいずれか一方の主面としてもよい。
【００６７】
なお、本発明は、その精神や主旨または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、音叉型圧電振動片の周波数調整に関し、特に、ウエハで一体形成された複数の音叉型圧電振動片をウエハから切り離す前に各圧電振動片に対して連続して周波数調整を行う工程に極めて効率的で好適である。また、本発明は、特に音叉型圧電振動子が音叉型水晶振動子である場合に、好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】図１は、本実施例にかかる水晶振動子の内部を公開した概略平面図である。
【図２】図２は、本実施例にかかる、シフト調整工程とバラツキ調整工程を行なった水晶振動片を模式的に示した概略斜視図である。
【図３】図３は、本実施例にかかるウエハの一部を示す概略平面図である。
【図４】図４は、本実施例にかかる、金メッキを形成した水晶振動片を模式的に示した概略斜視図である。
【図５】図５は、本実施例における水晶振動片の側面に形成する金メッキの量に対する発振周波数のシフト量を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７０】
３ 水晶振動片（音叉型圧電振動片）
３１ 基部
３２，３３ 脚部
３４ 側面
３５ 主面
３７ 先端部
５ 金属膜
５２ 金メッキ
６ ウエハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音叉型圧電振動片を複数形成したウエハにおいて発振周波数の調整を行う音叉型圧電振動片の周波数調整方法において、
音叉型圧電振動片は、基部と、基部から突出した複数の脚部とを設け、
音叉型水晶振動片の脚部の先端部の側面に金属膜を形成して、複数の音叉型圧電振動片を形成したウエハにおける発振周波数のシフト調整を行うシフト調整工程と、
音叉型水晶振動片の脚部の先端部の主面に金属膜を形成し、形成した金属膜を金属膜除去手段により所望の量だけ除去して、ウエハにおける複数の音叉型圧電振動片の発振周波数のバラツキを調整するバラツキ調整工程と、を有することを特徴とする音叉型圧電振動片の周波数調整方法。
【請求項２】
請求項１に記載の音叉型圧電振動片の周波数調整方法において、
前記シフト調整工程において形成する金属膜について、少なくともその一部を、音叉型圧電振動片の先端部の側面に形成した金属膜の形成領域のうち、脚部の突出方向の長さ寸法の中央を基準として形成することを特徴とする音叉型圧電振動片の周波数調整方法。
【請求項３】
請求項１に記載の音叉型圧電振動片の周波数調整方法において、
前記シフト調整工程において形成する金属膜について、少なくともその一部が、音叉型圧電振動片の先端部の側面に形成した金属膜の形成領域のうち、脚部の突出方向の長さ寸法の中央を基準として、突出方向に沿って脚部の先端部方向側と基部方向側に同じ寸法だけ長さを有することを特徴とする音叉型圧電振動片の周波数調整方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちいずれか１つに記載の音叉型圧電振動片の周波数調整方法において、
前記バラツキ調整工程において形成する金属膜について、金属膜を、主面の平面視外周縁以外の平面視中央部分に形成することを特徴とする音叉型圧電振動片の周波数調整方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちいずれ１つに記載の周波数調整方法により周波数調整が行なわれたことを特徴とする音叉型圧電振動片。
【請求項６】
音叉型圧電振動片において、
基部と、基部から突出した複数の脚部とが設けられ、
前記脚部の先端部の側面に金属膜が、複数の当該音叉型圧電振動片を形成したウエハにおける発振周波数のシフト調整を行うために形成され、
前記脚部の先端部の主面に金属膜が、前記ウエハにおける複数の当該音叉型圧電振動片の発振周波数のバラツキを調整するために形成され、
前記脚部の先端部の側面に形成された金属膜の少なくとも一部が、前記先端部の側面に形成した前記金属膜の形成領域のうち、前記脚部の突出方向の長さ寸法の中央を基準として、前記突出方向に沿って前記脚部の先端部方向側と基部方向側に同じ寸法だけ長さを有することを特徴とする音叉型圧電振動片。
【請求項７】
請求項５または６に記載の音叉型圧電振動片を設けたことを特徴とする圧電振動デバイス。
【請求項１】
音叉型圧電振動片を複数形成したウエハにおいて発振周波数の調整を行う音叉型圧電振動片の周波数調整方法において、
音叉型圧電振動片は、基部と、基部から突出した複数の脚部とを設け、
音叉型水晶振動片の脚部の先端部の側面に金属膜を形成して、複数の音叉型圧電振動片を形成したウエハにおける発振周波数のシフト調整を行うシフト調整工程と、
音叉型水晶振動片の脚部の先端部の主面に金属膜を形成し、形成した金属膜を金属膜除去手段により所望の量だけ除去して、ウエハにおける複数の音叉型圧電振動片の発振周波数のバラツキを調整するバラツキ調整工程と、を有することを特徴とする音叉型圧電振動片の周波数調整方法。
【請求項２】
請求項１に記載の音叉型圧電振動片の周波数調整方法において、
前記シフト調整工程において形成する金属膜について、少なくともその一部を、音叉型圧電振動片の先端部の側面に形成した金属膜の形成領域のうち、脚部の突出方向の長さ寸法の中央を基準として形成することを特徴とする音叉型圧電振動片の周波数調整方法。
【請求項３】
請求項１に記載の音叉型圧電振動片の周波数調整方法において、
前記シフト調整工程において形成する金属膜について、少なくともその一部が、音叉型圧電振動片の先端部の側面に形成した金属膜の形成領域のうち、脚部の突出方向の長さ寸法の中央を基準として、突出方向に沿って脚部の先端部方向側と基部方向側に同じ寸法だけ長さを有することを特徴とする音叉型圧電振動片の周波数調整方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちいずれか１つに記載の音叉型圧電振動片の周波数調整方法において、
前記バラツキ調整工程において形成する金属膜について、金属膜を、主面の平面視外周縁以外の平面視中央部分に形成することを特徴とする音叉型圧電振動片の周波数調整方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちいずれ１つに記載の周波数調整方法により周波数調整が行なわれたことを特徴とする音叉型圧電振動片。
【請求項６】
音叉型圧電振動片において、
基部と、基部から突出した複数の脚部とが設けられ、
前記脚部の先端部の側面に金属膜が、複数の当該音叉型圧電振動片を形成したウエハにおける発振周波数のシフト調整を行うために形成され、
前記脚部の先端部の主面に金属膜が、前記ウエハにおける複数の当該音叉型圧電振動片の発振周波数のバラツキを調整するために形成され、
前記脚部の先端部の側面に形成された金属膜の少なくとも一部が、前記先端部の側面に形成した前記金属膜の形成領域のうち、前記脚部の突出方向の長さ寸法の中央を基準として、前記突出方向に沿って前記脚部の先端部方向側と基部方向側に同じ寸法だけ長さを有することを特徴とする音叉型圧電振動片。
【請求項７】
請求項５または６に記載の音叉型圧電振動片を設けたことを特徴とする圧電振動デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２３９７３１（Ｐ２００９−２３９７３１Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８４６３７（Ｐ２００８−８４６３７）
【出願日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【出願人】（０００１４９７３４）株式会社大真空 (312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【出願人】（０００１４９７３４）株式会社大真空 (312)
【Ｆターム（参考）】
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