JP2008092112A - Tuning fork type crystal diaphragm frequency adjustment method - Google Patents
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Abstract
【課題】周波数粗調整用と周波数微調整用の電極膜を形成した音叉型水晶振動板では、小型化が進むにつれ、周波数調整用金属膜の面積が更に小さくなってしまい、充分な周波数調整量を確保することが難しくなる虞がある。
【解決手段】水晶基板に水晶振動片を形成する工程と、各水晶振動片に各電極膜を形成し音叉型水晶振動板を形成する工程と、第2主面側の水晶基板主面上に貫通孔が形成されているマスクを配置し、金属を第2の主面に蒸着し周波数粗調整を施す工程と、各音叉型水晶振動板を水晶基板から分離する工程と、凹部空間を形成した容器体を用意し、音叉型水晶振動板を凹部空間内底面に形成された振動体接続用電極パッド上に配置固着し、周波数微調整用金属膜をレーザー又はイオンエッチングして音叉型水晶振動板の共振周波数値が所望の周波数値になるように調整する工程とを具備すること音叉型水晶振動板の周波数調整方法。
【選択図】図3In a tuning fork type quartz diaphragm having an electrode film for coarse frequency adjustment and fine frequency adjustment, the area of the metal film for frequency adjustment is further reduced as the size of the tuning fork crystal diaphragm is reduced, and a sufficient frequency adjustment amount is obtained. There is a risk that it will be difficult to ensure.
A step of forming a crystal vibrating piece on a quartz substrate, a step of forming an electrode film on each quartz vibrating piece to form a tuning fork type quartz vibrating plate, and a crystal substrate main surface on the second main surface side A mask in which a through-hole is formed is disposed, a step of depositing metal on the second main surface and performing rough frequency adjustment, a step of separating each tuning-fork type quartz diaphragm from the quartz substrate, and a recess space are formed. Prepare the container body, place and fix the tuning fork type quartz diaphragm on the electrode pad for connecting the vibrator formed on the bottom surface in the concave space, and laser or ion etch the tuning fine fork type quartz diaphragm Adjusting the resonance frequency value of the tuning fork type crystal diaphragm so as to be a desired frequency value.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、フォトリソグラフィ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板の周波数調整方法に関するものである。 The present invention relates to a frequency adjustment method for a tuning-fork type crystal diaphragm made by a photolithography technique and a chemical etching technique.
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、音叉型の外形形状を有し、表面に電極膜を形成した水晶振動板を内部に搭載した水晶振動子は、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板における従来の周波数調整方法について説明する。 Quartz resonators are used in home appliances, computers, office automation equipment, automobiles, mobile phones and the like as sources of stable frequencies. In particular, a quartz resonator having a tuning fork-shaped outer shape and having a quartz diaphragm having an electrode film formed on the surface is used in large quantities as a time reference source for various electronic devices including wristwatches. A conventional frequency adjusting method in such a tuning fork type crystal diaphragm will be described.
フォトリソグラフィ及びエッチング技術により水晶基板内に複数個作られた各音叉型水晶振動片の表面には、AuやAg等を主とする金属膜により成る励振用電極膜、容器体接続用電極膜、及びこの励振用電極膜と容器体接続用電極膜を電気的に接続する導配線の他に、音叉型水晶振動片を構成する各振動腕部先端部表面には周波数調整用金属膜が形成されている。この周波数調整用金属膜を用いた周波数調整方法は、まず、水晶基板内に作られた各音叉型水晶振動板の共振周波数を所望する周波数値近傍まで合わせる粗調整が行われる。これは、個々の音叉型水晶振動板を振動させつつ、レーザーを用いて周波数調整用電極のうちの粗調整用金属膜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、音叉型水晶振動板としての周波数が高くなり調整が行われる。そして、所定した粗調整周波数値で除去を停止する。この調整を順次、水晶基板内の各音叉型水晶振動板に実施する。粗調整後の粗調整用金属膜には、ドット状の凹部が形成される。 On the surface of each tuning-fork type crystal vibrating piece made in the quartz substrate by photolithography and etching techniques, an excitation electrode film made of a metal film mainly made of Au, Ag, etc., an electrode film for container body connection, In addition to the conductive wiring for electrically connecting the exciting electrode film and the container body connecting electrode film, a frequency adjusting metal film is formed on the surface of the tip of each vibrating arm portion constituting the tuning fork type crystal vibrating piece. ing. In the frequency adjusting method using the frequency adjusting metal film, first, rough adjustment is performed to match the resonance frequency of each tuning fork type quartz diaphragm formed in the quartz substrate to the vicinity of a desired frequency value. This removes the coarse adjustment metal film of the frequency adjustment electrode in a dot shape by using a laser while vibrating the individual tuning fork type crystal diaphragms. At this time, since the weight of the metal film is reduced, the frequency of the tuning fork type quartz diaphragm is increased and adjustment is performed. Then, the removal is stopped at a predetermined coarse adjustment frequency value. This adjustment is sequentially performed on each tuning-fork type quartz diaphragm in the quartz substrate. A dot-shaped recess is formed in the coarse adjustment metal film after the coarse adjustment.
つぎに、水晶基板の支持枠部から取り外された音叉型水晶振動板は、セラミックス等で構成された容器体内に形成された振動板接続用電極パッド上に、基部の先端部がマウントされた後、所望する共振周波数値となるよう周波数微調整が行われる。これは、レーザーを用いて上記した粗調整方法と同様に行われる。微調整後の微調整用金属膜には、ドット状の凹部が形成される。その後、周波数調整が終了した音叉型水晶振動板が搭載された容器体の搭載空間開口部を平板状の蓋体により覆い、蓋体と容器体とを気密封止することにより、水晶振動子が得られる。 Next, the tuning-fork type quartz diaphragm removed from the support frame of the quartz substrate is mounted on the diaphragm connection electrode pad formed in the container body made of ceramics or the like, after the tip of the base is mounted. Then, the frequency fine adjustment is performed so that the desired resonance frequency value is obtained. This is performed in the same manner as the coarse adjustment method described above using a laser. In the fine adjustment metal film after fine adjustment, dot-shaped concave portions are formed. After that, the mounting space opening of the container body on which the tuning fork type crystal diaphragm whose frequency has been adjusted is mounted is covered with a flat lid body, and the lid body and the container body are hermetically sealed, so that the crystal resonator is can get.
又、他の周波数調整方法としては、フォトリソグラフィ及びエッチング技術により水晶基板内に作られた複数個の音叉型水晶振動板の周波数粗調整、及び容器体内に搭載された各個の音叉型水晶振動板の周波数微調整を、イオンエッチングにより行うものが開示されている。 Other frequency adjustment methods include rough frequency adjustment of a plurality of tuning fork type quartz diaphragms formed in the quartz substrate by photolithography and etching techniques, and individual tuning fork type quartz diaphragms mounted in the container body. Are disclosed in which fine adjustment of the frequency is performed by ion etching.
上述したような音叉型水晶振動板の周波数調整方法については、下記のような先行技術文献に開示がある。
しかし、電子部品である水晶振動子の著しい小型化が求められるようになり、同時に水晶振動子内に搭載される音叉型水晶振動板の小型化も必要となったが、音叉型水晶振動板の小型化が進むにつれ、音叉型水晶振動板表面に形成していた周波数調整用金属膜の面積も小さくしなくてはならなくなった。特に水晶振動片の一方の主面に周波数粗調整用と周波数微調整用の金属膜を形成した音叉型水晶振動板では、それぞれの周波数調整用金属膜の面積が更に小さくなってしまい、充分な周波数調整量を確保することが難しくなる虞がある。 However, it has become necessary to significantly reduce the size of the crystal unit, which is an electronic component, and at the same time, it is necessary to reduce the size of the tuning fork type crystal diaphragm mounted in the crystal unit. As miniaturization progressed, the area of the frequency adjusting metal film formed on the surface of the tuning-fork type quartz diaphragm had to be reduced. In particular, in a tuning fork type quartz diaphragm in which a metal film for coarse frequency adjustment and fine frequency adjustment is formed on one main surface of the quartz crystal vibrating piece, the area of each metal film for frequency adjustment is further reduced. It may be difficult to ensure the frequency adjustment amount.
又、上述したような周波数調整方法では、周波数粗調整用金属膜をレーザーにて金属膜の一部を除去することにより行われるが、レーザーではドット状に金属膜を除去するために1回のレーザー照射で調整できる周波数値に限界があり、調整量が多い場合に複数回のレーザー照射が必要となり、周波数調整工程に長時間かかる場合がある。従来の方法では、1個の音叉型水晶振動板の周波数調整工程に10秒以上費やしてしまい、1つの周波数調整工程につき360個/時以上となる。この程度の工数では音叉型水晶振動板の量産に対応できず、又対応させようとした場合には多額の設備投資が必要となる問題がある。 Further, in the frequency adjustment method as described above, the metal film for rough frequency adjustment is performed by removing a part of the metal film with a laser, but with the laser, in order to remove the metal film in a dot shape, it is performed once. There is a limit to the frequency value that can be adjusted by laser irradiation, and when the adjustment amount is large, multiple laser irradiations are required, and the frequency adjustment process may take a long time. In the conventional method, it takes 10 seconds or more for the frequency adjustment process of one tuning fork type quartz diaphragm, and 360 / hour or more per frequency adjustment process. Such man-hours cannot cope with the mass production of tuning-fork type quartz diaphragms, and there is a problem that a large amount of capital investment is required when trying to cope with them.
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、
主面が四角形であり平板状の基部と、この基部の一辺より同一方向に延設された複数本の振動腕部とが一体で形成された水晶振動片と、この振動腕部表面に形成された励振用電極膜及び周波数調整用金属膜と、基部表面に形成された容器体接続用電極膜と、励振用電極膜間及び励振用電極膜と容器体接続用電極膜との間を電気的に接続した導配線とにより構成される音叉型水晶振動板の周波数調整方法において、
水晶基板にフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程を施し、複数個の音叉型の外形を有する水晶振動片を形成する工程Aと、
水晶基板に形成された個々の水晶振動片の表面に、少なくとも水晶振動片の振動腕部の先端部近傍の第1主面のみに周波数微調整用金属膜を有する、所望のパターンの各電極膜を形成し音叉型水晶振動板を形成する工程Bと、
少なくとも第1主面と対向する第2主面側の水晶基板主面上に、個々の音叉型水晶振動板における振動腕部先端部近傍にあたる部分に貫通孔が形成されているマスクを配置し、このマスク上から金属を水晶基板内の各音叉型水晶振動板の振動腕部の第2の主面に蒸着し、このときの各音叉型水晶振動板の共振周波数値が、所望する共振周波数値に対して、所望の周波数値より一定量低い周波数値から所望する共振周波数値までの範囲内にする周波数粗調整を施す工程Cと、
周波数粗調整が施された各音叉型水晶振動板を、水晶基板から各個分離する工程Dと、
一方の主面に開口部を有する凹部空間を形成した容器体を用意し、前工程で分離した音叉型水晶振動板を個々に、凹部空間内底面に形成された振動体接続用電極パッド上に第1主面が開口部を向く形態で配置し、振動体接続用電極パッドと容器体接続用電極膜とを電気的且つ機械的に接続すると同時に、第1主面上の周波数微調整用金属膜をレーザー又はイオンエッチングして音叉型水晶振動板の共振周波数値が所望の周波数値になるように調整する工程Eと
を具備することを特徴とする音叉型水晶振動板の周波数調整方法である。
The present invention has been made to solve the above problems,
A quartz crystal resonator element in which a main surface is a square and a flat plate-like base portion and a plurality of vibrating arm portions extending in the same direction from one side of the base portion are formed on the surface of the vibrating arm portion. The electrode film for excitation and the metal film for frequency adjustment, the electrode film for connecting the container body formed on the surface of the base, and the electrode film for excitation and between the electrode film for excitation and the electrode film for connecting the container body are electrically connected. In the frequency adjustment method of the tuning fork type quartz diaphragm constituted by the conductive wiring connected to
A step A of performing a photolithography process and an etching process on the quartz substrate to form a quartz crystal vibrating piece having a plurality of tuning fork-shaped external shapes;
Each electrode film in a desired pattern having a metal film for fine frequency adjustment only on the first main surface in the vicinity of the tip of the vibrating arm of the quartz crystal vibrating piece on the surface of each quartz crystal vibrating piece formed on the quartz substrate Forming a tuning fork type quartz diaphragm,
A mask in which a through-hole is formed in a portion corresponding to the vicinity of the tip of the vibrating arm portion of each tuning-fork type quartz diaphragm is disposed on at least the quartz substrate principal surface on the second principal surface side facing the first principal surface, A metal is vapor-deposited on the second main surface of the vibrating arm portion of each tuning-fork type quartz diaphragm in the quartz substrate from above the mask, and the resonance frequency value of each tuning-fork type quartz diaphragm at this time is a desired resonance frequency value. In contrast, a step C for performing rough frequency adjustment within a range from a frequency value lower than a desired frequency value by a certain amount to a desired resonance frequency value;
Step D for separating each tuning-fork type quartz diaphragm subjected to coarse frequency adjustment from the quartz substrate;
Prepare a container body with a concave space having an opening on one main surface, and individually tune the tuning fork type crystal diaphragm separated in the previous process on the electrode pad for connecting the vibration body formed on the bottom surface of the concave space The first main surface is arranged so as to face the opening, and the vibrator connecting electrode pad and the container connecting electrode film are electrically and mechanically connected, and at the same time, the frequency fine tuning metal on the first main surface And a step E for adjusting the resonance frequency value of the tuning-fork type quartz diaphragm to a desired frequency value by laser or ion etching of the film. .
又、上述した工程Cにおいて、音叉型水晶振動板の周波数粗調整工程において調整される周波数値の範囲を、所望する共振周波数値より−200ppm低い周波数値から所望する周波数値までの範囲内とする、前記記載の音叉型水晶振動板の周波数調整方法でもある。 Further, in the above-described step C, the range of the frequency value adjusted in the frequency coarse adjustment step of the tuning fork type quartz diaphragm is set to a range from a frequency value that is −200 ppm lower than a desired resonance frequency value to a desired frequency value. This is also the frequency adjusting method of the tuning fork type quartz diaphragm described above.
上述した音叉型水晶振動板の周波数調整方法において、周波数粗調整を、水晶基板内に形成された複数個の音叉型水晶振動板における個々の振動腕部先端部近傍の第2主面(音叉型水晶振動板を容器体の凹部空間内に搭載した際に、凹部空間内底面に対向する主面)に、金属を蒸着法により同時に付加する方法で行うことにより、従来の周波数粗調整方法に比べて調整時間を著しく短縮することができ、周波数調整工程全体としての工程時間を短縮することが可能となった。 In the above-described tuning fork type crystal diaphragm frequency adjusting method, the rough frequency adjustment is performed by adjusting the second main surface (tuning fork type) in the vicinity of the tips of the individual vibrating arm portions of the plurality of tuning fork type crystal diaphragms formed in the quartz substrate. Compared to the conventional coarse frequency adjustment method, when a quartz plate is mounted in the concave space of the container body, the metal is added to the main surface facing the bottom surface of the concave space simultaneously by vapor deposition. Thus, the adjustment time can be remarkably shortened, and the process time as a whole frequency adjustment process can be shortened.
又、周波数粗調整を各音叉型水晶振動板へ金属を蒸着法により同時に付加する方法を用いているため、音叉型水晶振動板の小型化が進み、音叉型水晶振動板表面における周波数調整用領域の面積も小さく成った場合でも、従来の周波数調整用金属膜を除去する周波数調整方法に比べ、充分な周波数調整量を確保することが可能となる。 In addition, since the frequency coarse adjustment is performed by simultaneously adding metal to each tuning fork type quartz diaphragm by vapor deposition, the tuning fork type quartz diaphragm has been downsized, and the frequency adjustment area on the surface of the tuning fork type quartz diaphragm Even when the area is small, a sufficient frequency adjustment amount can be ensured as compared with the conventional frequency adjustment method of removing the frequency adjustment metal film.
因って、本発明により、周波数調整工程時間が短く、且つ小型化にも対応できる音叉型水晶振動板の製造方法を提供できる効果を奏する。 Therefore, according to the present invention, there is an effect that it is possible to provide a method for manufacturing a tuning fork type crystal diaphragm that can shorten the frequency adjustment process time and can cope with downsizing.
以下に、本発明における音叉型水晶振動板の周波数調整方法の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明における周波数調整方法を施した音叉型水晶振動板を搭載した水晶振動子を示す分解斜視図である。図2は、本発明における音叉型水晶振動板の周波数調整方法の工程のうち前半の工程を、水晶基板の平面図を用いて示した工程説明図である。図3は、図2に示した工程に続く音叉型水晶振動板の周波数調整方法の工程のうち後半の工程を、水晶基板及び水晶振動子の平面図を用いて示した工程説明図である。尚、各図では、説明を明りょうにするため構造体の一部を図示せず、また寸法も一部誇張して図示している。特に各部分の厚み寸法は誇張して図示している。
Hereinafter, an embodiment of a frequency adjustment method for a tuning-fork type crystal diaphragm according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a crystal resonator on which a tuning fork type crystal diaphragm subjected to a frequency adjusting method according to the present invention is mounted. FIG. 2 is a process explanatory view showing the first half of the steps of the method of adjusting the frequency of the tuning-fork type quartz diaphragm according to the present invention using a plan view of the quartz substrate. FIG. 3 is a process explanatory diagram showing the latter half of the process of the frequency adjustment method for the tuning-fork type quartz diaphragm following the process shown in FIG. 2 using the plan view of the crystal substrate and the crystal resonator. In each of the drawings, a part of the structure is not shown, and some dimensions are exaggerated for the sake of clarity. In particular, the thickness dimension of each part is exaggerated.
即ち、図1に示すように、セラミックスや樹脂材などの絶縁性の素材により形成された、主面形状が矩形状の直方体の容器体101には、その一方の主面に開口部を有する凹部空間102が形成されている。又、凹部空間102内底面の一方の短辺近傍には、その一方の短辺に沿う形態で1対の振動板接続用電極パッド103が形成されており、更に振動板接続用電極パッド103は、容器体101の内部又は表面に形成された導配線やビアホールにより、容器体101の他方の主面に形成された複数個の外部接続用電極端子104のうちの所定の電極端子と電気的に接続されている。
That is, as shown in FIG. 1, a rectangular
このような形態の容器体101の凹部空間102内には、主面が概略四角形であり平板状の基部105と、前記基部の一辺より同一方向に延設された2本の振動腕部106とが一体で形成された水晶振動片の振動腕部106表面に、励振用電極膜107、周波数微調整用金属膜108a及び周波数粗調整用金属膜108b(図1において周波数粗調整用金属膜108bは不図示)が形成され、基部105表面に容器体接続用電極膜109が形成され、更に励振用電極膜107間、及び励振用電極膜107と容器体接続用電極膜109との間を電気的に接続した導配線110とにより構成される音叉型水晶振動板111が、周波数微調整用金属膜108aが形成された一方の主面を凹部空間102開口部側に向け、且つ容器体接続用電極膜109をそれぞれ振動板接続用電極パッド103上に配する形態で載置されている。尚、容器体接続用電極膜109と振動板接続用電極パッド103とは導電性接着剤により電気的且つ機械的に接続され、凹部空間102内で音叉型水晶振動板の姿勢が保持されている。
In the
このような音叉型水晶振動板111が載置されている容器体101の凹部空間102を囲繞する容器体101の側壁部に開口側頂面上には、凹部空間102開口部を覆う形態で金属製の平板状蓋体112が配置され、容器体101の側壁部の開口側頂面上全周にわたって形成されている封止用導体パターン113と蓋体112の容器体側主面に形成された封止材(不図示)とを接合することで凹部空間102内を気密封止することにより水晶振動子100が構成されている。
On the opening side top surface of the side wall of the
このような水晶振動子100に使用する音叉型水晶振動板111の周波数調整方法について、図2及び図3を用いて説明する。
まず、工程Aとして図2(a)に示すように、人工水晶体から切り出し外形加工を施された水晶基板201にフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程を施し、複数個の音叉型の外形を有する水晶振動片202を形成する。各水晶振動片202はそれぞれ、水晶基板201内に形成された梁部203に、水晶振動片202の基部105に形成された支持部204により各個支持されている。尚、この形成に使用するフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程における各加工方法については、従来一般的に用いられる方法を用いており、このときの水晶振動片202の共振周波数値は、最終的に音叉型水晶振動板として所望する共振周波数より高くなるように加工される。
A method for adjusting the frequency of the tuning-fork
First, as shown in FIG. 2A as a process A, a quartz crystal vibrating piece having a plurality of tuning fork-shaped external shapes is obtained by subjecting a
次に、工程Bとして図2(b)に示すように、水晶基板201に形成された個々の水晶振動片202の表面に、少なくとも水晶振動片202の振動腕部106の先端部近傍の第1主面205のみに周波数微調整用金属膜108aを有する、所望のパターンの励振用電極膜107、容器体接続用電極膜109及び導配線110を蒸着法により形成し、水晶基板201内に音叉型水晶振動板111を複数個形成する。この工程Bにおける音叉型水晶振動板111の共振周波数値は、最終的に音叉型水晶振動板として所望する共振周波数より、まだ高くなるように形成される。
Next, as shown in FIG. 2B as Step B, at least a first portion near the tip of the vibrating
図2(c)は、図2(b)に示した水晶基板201を反転させ、図2(b)に図示したものの裏側から示したものであり、この図2(c)に示すように、第1の主面205の裏側にあたる第2の主面206の振動腕部106先端部近傍には、図2(b)において電極膜は形成されていない。
FIG. 2 (c) shows the
次に工程Cとして図3(d)に示すように、少なくとも第1主面205と対向する第2主面206側の水晶基板201主面上に、個々の音叉型水晶振動板111における振動腕部106先端部近傍にあたる部分に貫通孔207が形成されているマスク208を配置し、このマスク208上から、Au+Cr又はAu+Crの金属を水晶基板内の各音叉型水晶振動板の振動腕部の第2の主面に、Crを下地として積層構造になるよう蒸着付加し、このときの各音叉型水晶振動板111の共振周波数値が、所望する共振周波数値に対して−200ppm以上から所望する共振周波数値以下の範囲内となるように、水晶基板201内の少なくとも1つの音叉型水晶振動板の共振周波数値を計測しながら、共振周波数を下げる周波数粗調整を施す。例えば、所望する共振周波数値が32.768kHzの場合、粗調整前の共振周波数値は32.768kHzより高い周波数値であり、この周波数粗調整工程により、粗調整後の共振周波数値を32.11264〜32.768kHzの範囲内となるよう周波数粗調整する。この周波数粗調整に費やす時間は、水晶基板201に形成されている音叉型水晶振動板一個に換算すると4〜6秒となる。
Next, as shown in FIG. 3D as step C, the vibrating arms of the individual tuning-fork type
尚、上述したようなマスク208及び貫通孔207は、既存の加工方法で微細に形成することが可能であるため、音叉型水晶振動板111の外形形状が小型になっても、音叉型水晶振動板の振動腕部の所定の箇所に周波数粗調整用の金属を蒸着することが可能な貫通孔207を有するマスク208を形成することは可能である。又、本発明における周波数粗調整は金属を蒸着法により一様に付着させる方法であるため、音叉型水晶振動板111の外形形状が小型になり、振動腕部106先端部の形成領域が小さくなっても、比較的大きな調整量を確保でき、周波数調整量不足による不良品の発生を防ぐことが可能となる。
Note that the
次に、工程Dとして図3(e)に示すように、金属を振動椀部106先端部近傍の第2主面206へ蒸着法により付着させることで周波数粗調整が施された各音叉型水晶振動板111を、各支持部204を切断することにより水晶基板201から各個分離する。この際に、前もって支持部204の切断を所望する箇所に溝を形成しておくことにより、簡易に分離作業を行うことが可能となる。
Next, as shown in FIG. 3E, as the process D, each tuning fork type crystal subjected to frequency coarse adjustment by attaching a metal to the second
次に、工程Eとして図3(f)に示すように、一方の主面に開口部を有する凹部空間102を形成した容器体101を用意し、前工程で分離した音叉型水晶振動板111を個々に、凹部空間102内底面に形成された振動板接続用電極パッド103上に、周波数微調整用金属膜108aが形成されている第1主面205が開口部を向く形態で配置し、振動板接続用電極パッド103と容器体接続用電極膜109とを電気的且つ機械的に接続すると同時に、第1主面205上の周波数微調整用金属膜108aをレーザー又はイオンエッチングして、周波数微調整用金属膜108aの一部を除去することにより、音叉型水晶振動板111の共振周波数値が所望の周波数値(上述した例によれば32.768kHz)になるように調整する。この周波数微調整に費やす時間は、音叉型水晶振動板一つに対して3秒以内であり、周波数粗調整と合計すると最長でも9秒以内で周波数調整工程を行うことができる。
Next, as shown in FIG. 3F, as process E, a
尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、上述した実施例では音叉型水晶振動板の周波数調整方法における工程Cにおいて、音叉型水晶振動板の共振周波数値が、所望する共振周波数値に対して−200ppm以上から所望する共振周波数値以下の範囲内となるように周波数粗調整を施している。これは、この共振周波数範囲内に周波数粗調整をする時間と、後工程における周波数微調整に費やす時間との割合から、周波数調整工程全体として最も工程時間を短縮できるように、周波数粗調整及び周波数微調整の周波数調整量を定めたものである。因って、本発明における効果を奏するのであれば、上述した周波数粗調整工程における調整後の共振周波数値の範囲に限定するものではない。 In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various change, improvement, etc. are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, in the above-described embodiment, the resonance frequency value of the tuning fork type quartz diaphragm is −200 ppm or more to a desired resonance frequency value or less with respect to the desired resonance frequency value in Step C of the frequency adjustment method of the tuning fork type quartz diaphragm. The frequency coarse adjustment is performed so that it falls within the range. This is based on the ratio of the time for coarse frequency adjustment within this resonance frequency range and the time spent for fine frequency adjustment in the subsequent process so that the overall process time can be shortened as much as possible in the overall frequency adjustment process. The frequency adjustment amount for fine adjustment is determined. Therefore, as long as the effects of the present invention are exhibited, the present invention is not limited to the range of the resonance frequency value after the adjustment in the frequency coarse adjustment step described above.
101・・・容器体
102・・・凹部空間
103・・・振動板接続用電極パッド
105・・・基部
106・・・振動腕部
107・・・励振用電極膜
108a・・・周波数微調整用金属膜
108b・・・周波数粗調整用金属膜
109・・・容器体接続用電極膜
110・・・導配線
111・・・音叉型水晶振動板
201・・・水晶基板
202・・・水晶振動片
205・・・第1主面
206・・・第2主面
207・・・貫通孔
208・・・マスク
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記振動腕部表面に形成された励振用電極膜及び周波数調整用金属膜と、
前記基部表面に形成された容器体接続用電極膜と、
前記励振用電極膜間、及び前記励振用電極膜と前記容器体接続用電極膜との間を電気的に接続した導配線とにより構成される音叉型水晶振動板の周波数調整方法において、
水晶基板にフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程を施し、複数個の音叉型の外形を有する水晶振動片を形成する工程Aと、
前記水晶基板に形成された個々の前記水晶振動片の表面に、少なくとも前記水晶振動片の前記振動腕部の先端部近傍の第1主面のみに周波数微調整用金属膜を有する、所望のパターンの前記各電極膜及び金属膜を形成し音叉型水晶振動板を形成する工程Bと、
少なくとも前記第1主面と対向する第2主面側の前記水晶基板主面上に、個々の音叉型水晶振動板における振動腕部先端部近傍にあたる部分に貫通孔が形成されているマスクを配置し、前記マスク上から金属を前記水晶基板内の前記各音叉型水晶振動板の振動腕部の第2の主面に蒸着し、このときの各音叉型水晶振動板の共振周波数値が、所望する共振周波数値に対して、所望の周波数値より一定量低い周波数値から所望する共振周波数値までの範囲内にする周波数粗調整を施す工程Cと、
周波数粗調整が施された各音叉型水晶振動板を、前記水晶基板から各個分離する工程Dと、
一方の主面に開口部を有する凹部空間を形成した容器体を用意し、前工程で分離した音叉型水晶振動板を個々に、前記凹部空間内底面に形成された振動体接続用電極パッド上に前記第1主面が前記開口部を向く形態で配置し、前記振動体接続用電極パッドと前記容器体接続用電極膜とを電気的且つ機械的に接続すると同時に、前記第1主面上の前記周波数微調整用金属膜をレーザー又はイオンエッチングして音叉型水晶振動板の共振周波数値が所望の周波数値になるように調整する工程Eと
を具備することを特徴とする音叉型水晶振動板の周波数調整方法。 A quartz crystal vibrating piece in which a main surface is a quadrangle and has a flat plate-like base and a plurality of vibrating arms extending in the same direction from one side of the base, and
An excitation electrode film and a frequency adjustment metal film formed on the surface of the vibrating arm;
A container body connecting electrode film formed on the base surface;
In the frequency adjustment method for a tuning-fork type quartz diaphragm constituted by the conductive electrode electrically connected between the excitation electrode film and between the excitation electrode film and the container body electrode film,
A step A of performing a photolithography process and an etching process on the quartz substrate to form a quartz crystal vibrating piece having a plurality of tuning fork-shaped external shapes;
A desired pattern having a frequency fine tuning metal film on at least the first main surface in the vicinity of the tip of the vibrating arm portion of the quartz crystal vibrating piece on the surface of each quartz crystal vibrating piece formed on the quartz substrate. A step B of forming each of the electrode films and the metal film to form a tuning fork type quartz diaphragm; and
A mask in which a through hole is formed in a portion corresponding to the vicinity of the tip of the vibrating arm portion of each tuning-fork type quartz diaphragm is disposed on at least the quartz substrate principal surface on the second principal surface side facing the first principal surface. Then, metal is deposited on the second main surface of the vibrating arm portion of each tuning-fork type quartz diaphragm in the quartz substrate from above the mask, and the resonance frequency value of each tuning-fork type quartz diaphragm at this time is desired A step C for performing rough frequency adjustment to make the resonance frequency value within a range from a frequency value lower than the desired frequency value by a certain amount to the desired resonance frequency value,
Step D for separating each tuning-fork type quartz diaphragm subjected to coarse frequency adjustment from the quartz substrate;
A container body in which a concave space having an opening is formed on one main surface is prepared, and the tuning-fork type crystal diaphragm separated in the previous step is individually placed on the electrode pad for connecting the vibrator formed on the bottom surface in the concave space. The first main surface is arranged so as to face the opening, and the vibrator connecting electrode pad and the container connecting electrode film are electrically and mechanically connected to the first main surface at the same time. A tuning fork type crystal vibration comprising adjusting the resonance frequency value of the tuning fork type crystal diaphragm to a desired frequency value by laser or ion etching the metal film for fine frequency adjustment. How to adjust the frequency of the board.
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