CN109891745B - 音叉型振子及音叉型振子的制造方法 - Google Patents

音叉型振子及音叉型振子的制造方法 Download PDF

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Abstract

在因来自外部的冲击而导致音叉型振动片的臂部朝封装体的盖体侧挠曲时，通过使一部分被去除的频率调整用金属膜抵接于盖体的内面，防止臂部的前端抵接于盖体的内面而缺损。

Description

音叉型振子及音叉型振子的制造方法
技术领域
本发明关于一种用于各种电子机器的时钟源等的音叉型振子及其制造方法。
背景技术
尤其，音叉型振子与振荡电路一同地内置于包含时钟作为时钟源的各种电子机器。
该音叉型振子在被悬臂支承于封装体内的音叉型振动片因来自外部的冲击而在厚度方向挠曲时，存在音叉型振动片的臂部的前端抵接于封装体的底面，受到较大的冲击而损伤之虞。音叉型振动片的臂部的前端是因损伤而频率变动最大的部分。
因此，例如在专利文献1中，在封装体的底面设置枕部，当因冲击而导致音叉型振动片挠曲时，到达音叉型振动片的臂部前端的中途的部分抵接于上述枕部。由此，防止音叉型振动片的臂部的前端抵接于封装体的底面而损伤。
[专利文献1]日本专利第5175128号公报
近年来，伴随各种电子机器的小型化，对于内置的音叉型振子要求俯视矩形的外形尺寸例如为1.2mm×1.0mm以下，且厚度为0.35mm以下之类的超小型、薄型者。
此种超小型、薄型的音叉型振子即便如上所述在封装体的底面设置有枕部，亦存在因外部冲击等而产生频率变动的情况。
其原因在于，在因来自外部的冲击导致音叉型振动片在厚度方向挠曲时，即便通过枕部阻止音叉型振动片的臂部的前端抵接于封装体的底面，音叉型振动片的臂部的前端亦抵接于封装体的上表面、即盖体的内面导致其角部缺损，产生频率变动。
发明内容
本发明是鉴于如上所述的方面而完成的，其目的在于提供一种抑制频率变动且具有良好的耐冲击性的音叉型振子及其制造方法。
本发明为达成上述目的，而以如下方式构成。
即，本发明的音叉型振子具备：音叉型振动片，其具有基部及自该基部延出的多个臂部；封装体主体，其具有收纳上述音叉型振动片的收纳部；及盖体，其将收纳有上述音叉型振动片的上述封装体主体的开口部密封；上述音叉型振动片的上述基部接合于上述封装体主体的上述收纳部的电极，其中，
形成于上述臂部的与上述盖体的内面对向的对向面的自由端部的频率调整用金属膜的一部分被去除，在上述音叉型振动片的上述臂部朝上述盖体侧挠曲时，上述一部分被去除的上述频率调整用金属膜抵接于上述盖体的内面，由此阻止上述臂部的上述自由端部的前端抵接于上述盖体的内面。
根据本发明的音叉型振子，在因来自外部的冲击导致音叉型振动片朝盖体侧挠曲时，到达臂部的自由端即前端的中途的频率调整用金属膜抵接于盖体的内面，故而可阻止频率变动最大的臂部的前端抵接于盖体的内面，从而防止臂部的上述前端的角部缺损。由此，可抑制来自外部的冲击所致的频率的变动。
较佳为，上述一部分是形成于上述自由端部的上述频率调整用金属膜从自由端部的前端沿着上述臂部的长边方向朝向上述基部侧被去除的部分，且遍及沿上述长边方向的上述频率调整用金属膜的长度的一半以下的长度而被去除。
根据该结构，频率调整用金属膜从自由端部的前端沿着臂部的长边方向遍及其长度的一半以下的长度被去除，即，频率调整用金属膜遍及沿上述长边方向超过一半的长度残留。因此，在因来自外部的冲击导致音叉型振动片朝盖体侧挠曲时，可使残留的频率调整用金属膜抵接于盖体的内面。由此，可阻止臂部的前端抵接于盖体的内面导致其角部缺损。
较佳为，形成有上述频率调整用金属膜的上述臂部的上述自由端部的臂部的宽度大于上述自由端部以外的臂部的宽度。
根据该结构，可使频率调整用金属膜的形成区域在宽度方向较宽，故而即便超小型的音叉型振动片，亦可确保频率调整量较多。
较佳为，在将自上述臂部的自由端部的前端沿着该臂部的长边方向去除的上述频率调整用金属膜的长度设为d，将音叉型振动片的长度设为L时，d/L为0.11以下，将上述频率调整用金属膜的厚度设为t，将自上述盖体的内面至上述臂部的未形成上述频率调整用金属膜的部分为止的间隔设为H时，t/H为0.25以上且0.43以下。
在此结构中，沿着臂部的长边方向被去除的频率调整用金属膜的长度d对于音叉型振动片的长度L的比即d/L规定为0.11以下，即，相对于音叉型振动片的长度L，规定被去除的频率调整用金属膜的长度d。进而，频率调整用金属膜的厚度t对于自盖体的内面至臂部的未形成频率调整用金属膜的部分为止的间隔H的比即t/H规定为0.25以上且0.43以下，即，对于盖体的内面与未形成频率调整用金属膜的部分的间隔，规定频率调整用金属膜的厚度。根据该构成，在因来自外部的冲击导致音叉型振动片朝盖体侧挠曲时，可使一部分被去除的频率调整用金属膜抵接于盖体的内面。由此，可阻止臂部的前端抵接于盖体的内面导致其角部缺损。
较佳为，上述频率调整用金属膜的厚度为9μm以上。
根据该结构，因频率调整用金属膜的厚度较厚为9μm以上，故而即便为进行频率调整而将其一部分去除，亦充分地残留。因此，在因来自外部的冲击导致音叉型振动片朝盖体侧挠曲时，残留的频率调整用金属膜可抵接于盖体的内面，并且可充分地缓和抵接时的冲击。
较佳为，在上述基部形成有用以将上述音叉型振动片与上述封装体主体的收纳部的上述电极接合的金属凸块，且上述频率调整用金属膜与上述金属凸块由相同的材质所构成。
根据该结构，可在同一步骤中形成上述频率调整用金属膜与上述金属凸块。
本发明的音叉型振子的制造方法，具备：第一步骤，以在晶圆一体地连结有多个音叉型振动片的状态，在上述音叉型振动片的基部及自该基部延出的多个臂部形成电极；第二步骤，在上述臂部的正反主面的一主面的上述延出方向的端部形成频率调整用金属膜；第三步骤，将形成于上述端部的上述频率调整用金属膜的一部分去除，以调整频率；及第四步骤，将分割成各个音叉型振动片的各音叉型振动片收容于封装体主体的收纳部，且利用盖体将上述封装体主体的开口部密封；
在上述第四步骤中，各音叉型振动片以上述一主面与上述盖体对向的方式，将上述基部与上述封装体主体的上述收纳部的电极接合，且上述第二步骤中的第二目标频率与上述第三步骤中的第三目标频率的频率之差的绝对值相对于第一步骤中的音叉型振动片的第一目标频率与上述第二目标频率的频率之差的绝对值的比率为0.5以下。
根据本发明的音叉型振子的制造方法，在臂部的端部形成频率调整用金属膜的第二步骤中的第二目标频率与将上述频率调整用金属膜的一部分去除而调整频率的第三步骤中的第三目标频率的频率之差的绝对值相对于在多个臂部形成电极的第一步骤中的第一目标频率与上述第二目标频率的频率之差的绝对值的比率为0.5以下。因此，与自第一步骤的第一目标频率转变为第二步骤的第二目标频率的情形时的频率的变化幅度相比，自第二步骤的第二目标频率转变为第三步骤的第三目标频率的情形时的频率的变化幅度变小为0.5以下。即，第三步骤中去除的频率调整用金属膜的去除量相对第二步骤中形成于臂部的端部的频率调整用金属膜的形成量的比率变小。
由此，可在第三步骤中将频率调整用金属膜的一部分去除而调整频率之后，使频率调整用金属膜充分地残留。因此，在因来自外部的冲击导致音叉型振动片的臂部朝盖体侧挠曲时，可使残留的频率调整用金属膜抵接于盖体的内面。由此，可阻止臂部的前端抵接于盖体的内面，防止上述前端中的角部缺损。
较佳为，在上述第二步骤中，以9μm以上的厚度形成频率调整用金属膜。
根据该结构，因频率调整用金属膜的厚度较厚为9μm以上，故而即便为进行频率调整而将其一部分去除，亦充分地残留。因此，在因来自外部的冲击导致音叉型振动片朝盖体侧挠曲时，残留的频率调整用金属膜可抵接于盖体的内面，并且可充分地缓和抵接时的冲击。
较佳为，在上述第三步骤中，将形成于上述臂部的上述延出方向的端部的上述频率调整用金属膜自上述端部的前端沿着上述延出方向朝向上述基部侧，遍及沿上述延出方向的上述频率调整用金属膜的长度的一半以下的长度而去除。
根据该结构，频率调整用金属膜从自由端部的前端沿着臂部的长边方向，遍及其长度的一半以下的长度被去除，即，频率调整用金属膜沿着上述长边方向遍及超过一半的长度残留。因此，在因来自外部的冲击导致音叉型振动片朝盖体侧挠曲时，可使残留的频率调整用金属膜抵接于盖体的内面。由此，可阻止臂部的前端抵接于盖体的内面导致其角部缺损。
根据本发明，在因来自外部的冲击导致音叉型振动片在厚度方向挠曲时，到达作为自由端的臂部的前端的中途的频率调整用金属膜抵接于盖体的内面，故而臂部的前端不抵接于盖体的内面。因此，可防止因损伤导致频率变动最大的臂部的上述前端中的角部缺损。由此，可获得抑制来自外部的冲击所致的频率的变动且具有良好的耐冲击性的音叉型振子。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的音叉型水晶振子的概略剖面图。
图2是将图1的音叉型水晶振子的盖体拆卸后的状态的俯视图。
图3是表示音叉型水晶振动片的一主面侧的图。
图4是表示音叉型水晶振动片的另一主面侧的图。
图5是用以说明通过激光束对音叉型水晶振动片的照射所进行的频率的粗调整的图。
图6是表示收纳于封装体内的音叉型水晶振动片的前端部附近的概略剖面图。
图7是用以说明电极形成步骤、配重步骤及激光加工步骤的目标频率的图。
图8是以往例的与图7对应的图。
图9是本发明的另一实施方式的对应于图4的图。
图10是图9的实施方式的对应于图6的概略剖面图。
图11是本发明的又一实施方式的对应于图4的图。
图12是图10的实施方式的对应于图6的概略剖面图。
图13A是本发明的另一实施方式的对应于图4的图。
图13B是本发明的另一实施方式的对应于图4的图。
图14是本发明的另一实施方式的音叉型水晶振动片的外形图。
图15是本发明的又一实施方式的音叉型水晶振动片的外形图。
图16是本发明的另一实施方式的音叉型水晶振动片的外形图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的实施方式进行详细说明。
[实施方式1]
图1是本发明的一实施方式的音叉型水晶振子的概略剖面图。图2是将图1的盖体5拆卸后的状态的俯视图。图3是表示音叉型水晶振动片3的一主面侧的图。图4是表示音叉型水晶振动片3的另一主面侧的图。在图3及图4中，为方便说明而表示音叉型水晶振动片3通过激光束的照射去除频率调整用金属膜19、20的一部分之前的状态。而且，在图2中，表示通过激光束的照射，将频率调整用金属膜19、20的一部分去除而露出水晶26的坯材的状态。
本实施方式的音叉型水晶振子1在由陶瓷等所构成的封装体2内收纳有音叉型水晶振动片3。在封装体2中，作为封装体主体的基座4与盖体5介隔密封构件6接合。具体而言，在上部开口的基座4的一对电极垫7、7上，介隔作为接合材的一对金属凸块8、8接合有音叉型水晶振动片3。以将该基座4的开口密封的方式，接合有板状的盖体5。作为接合材，并不限定于金属凸块8，亦可使用导电性树脂接合剂、钎料等。
本实施方式的音叉型水晶振子1的标称频率成为32.768kHz。再者，标称频率为一例，亦可适用于其他频率。
封装体2的基座4是由陶瓷材料或玻璃材料所构成的绝缘性的容器体。在本实施方式中，基座4由陶瓷材料所构成，且通过煅烧而形成。基座4在周围具有周壁部4a，且为上部开口的剖视凹形状，基座4的内部成为音叉型水晶振动片3的收纳部。在基座4的长边方向(图1、图2的左右方向)的一端侧的底面，形成有一对上述电极垫7、7。各电极垫7、7经由配线图案(未图标)而与基座4的背面的未图示的端子电极电性连接。在基座4的长边方向的另一端侧的底面，以在与基座4的长边方向正交的方向(图2的上下方向)上延伸的方式设置有枕部9。在被悬臂支承的音叉型水晶振动片3因来自外部的冲击而朝向基座4的底面侧挠曲时，该枕部9防止作为自由端侧的音叉型水晶振动片3的前端抵接于基座4的底面而损伤。
盖体5例如由金属材料或陶瓷材料、玻璃材料等所构成，且成形为俯视矩形的一片板。在本实施方式中，盖体5由金属材料所构成。
本实施方式的音叉型水晶振子1为超小型、薄型的音叉型水晶振子，且该封装体2的俯视矩形的外形尺寸例如为1.2mm×1.0mm，且包含盖体5的厚度(高度)例如为0.35mm。
再者，本发明并不限定于该外形尺寸，例如，音叉型水晶振子的封装体的俯视矩形的外形尺寸例如亦可为2.0mm×1.6mm、或1.6mm×1.0mm，且包含盖体5的厚度例如亦可为0.45mm。
在本实施方式中，图1所示的基座4的底部的厚度t1例如为0.09mm，基座4的周壁部4a的厚度(高度)t2例如为0.15mm。在该基座4的凹部内，收纳有厚度例如为0.08mm左右的音叉型水晶振动片3，故而封装体2内的音叉型水晶振动片3的上下的间隙例如成为0.035mm左右。
音叉型水晶振动片3由未图示的一片水晶晶圆成形多个，音叉型水晶振动片3的外形使用光微影技术(光微影法)，将光阻剂或金属膜作为光罩，通过例如湿式蚀刻而一次性成形多个。
如图3、图4所示，音叉型水晶振动片3具备基部10、及自基部10的一端面侧平行地延出的振动部即一对第一、第二臂部11、12。基部10包含接合部13，该接合部13在与第一、第二臂部11、12的延出方向相反的方向延伸，且接合于基座4。本实施方式的接合部13在与第一、第二臂部11、12的延出方向相反的方向延伸，进而，朝向与上述延出方向正交的方向的一方向(图3中为右方)延伸。
一对第一、第二臂部11、12的前端部11a、12a形成为与其他部分相比，在与各臂部11、12的延出方向正交的方向、即宽度方向(图3、图4的左右方向)上较宽。如图3所示，其宽度为W1。如图2所示，基座4的底面的枕部9以与第一、第二臂部11、12的前端部11a、12a的宽度W1的宽幅区域对向的方式突设。该枕部9的突出高度、即厚度例如为0.01mm。
而且，在第一、第二臂部11、12，在图3及图4所示的两主面上分别形成有沿着各臂部11、12的延出方向延伸的各槽部14、14。
在音叉型水晶振动片3，设置有两个第一激励电极15及第二激励电极16、及引出电极17、18，该引出电极17、18为了使这些各激励电极15、16分别与基座4的电极垫7、7电性连接，而自各激励电极15、16分别引出。两个第一、第二激励电极15、16的一部分形成于两主面的槽部14、14的内部。
第一激励电极15形成于第一臂部11的包含槽部14的两主面及第二臂部12的两侧面，且与上述引出电极17共通连接。同样地，第二激励电极16形成于第二臂部12的包含槽部14的两主面及第一臂部11的两侧面，且与上述引出电极18共通连接。
而且，在第一臂部11及第二臂部12的前端部11a、12a的宽幅区域，遍及其整周地分别形成有臂末端电极25、24。形成于前端部11a的整周的臂末端电极25连接于形成于第一臂部11的两侧面的第二激励电极16。形成于前端部12a的整周的臂末端电极24连接于形成于第二臂部12的两侧面的第一激励电极15。
在图3所示的一主面侧的宽幅的各前端部11a、12a的臂末端电极25、24上，形成有频率调整用金属膜19、20，该频率调整用金属膜19、20用以通过利用激光束等光束照射进行金属膜的质量削减而将音叉型水晶振动片3的频率进行粗调整。该频率调整用金属膜19、20以略小于各臂末端电极25、24的面积形成。频率调整用金属膜19、20分别延伸至各臂部11、12的前端、即宽幅的各前端部11a、12a的前端为止。
如图1所示，通过光束的照射将一部分去除的频率调整用金属膜19、20与盖体5的内面对向。如下所述，该频率调整用金属膜19、20在因来自外部的冲击导致音叉型水晶振动片3的各臂部11、12朝盖体5侧挠曲时，抵接于盖体5的内面。由此，阻止各臂部11、12的作为自由端部的宽幅的前端部11a、12a的前端抵接于盖体5的内面。
音叉型水晶振动片3的第一、第二激励电极15、16、引出电极17、18及臂末端电极24、25通过金属蒸镀而在各臂部11、12上形成铬层，且在该铬层上形成由金属例如金而构成的薄膜。该薄膜在通过真空蒸镀法或溅镀法等方法而形成于基板整面之后，通过光微影法进行金属蚀刻形成为所期望的形状。再者，第一、第二激励电极15、16、引出电极17、18及臂末端电极24、25并不限定于铬、金，亦可为铬、银等。
分别形成于各臂部11、12的作为自由端部的各前端部11a、12a的频率调整用金属膜19、20例如通过电解镀覆法等方法而镀覆形成。在镀覆形成这些金属膜19、20时，较佳为以与下述金属凸块8相同的步骤同时地形成。在本实施方式中，使用金(Au)作为频率调整用金属膜19、20。
在接合部13的一端侧的第一接合部13b，延长形成有自第一激励电极15引出的引出电极17。在另一端侧的第二接合部13a，延长形成有自第二激励电极16引出的引出电极18。
在图4所示的另一主面侧的接合部13，形成有成为与基座4的各电极垫7、7接合的接合部位的例如由金所构成的两个金属凸块8、8。具体而言，一金属凸块8形成于第一接合部13b的自第一激励电极15引出而成的引出电极17上。另一金属凸块8形成于第二接合部13a的自第二激励电极16引出而成的引出电极18上。构成基部10的一部分的接合部13与基座4的各电极垫7、7接合，作为支承音叉型水晶振动片3的支承部发挥功能。金属凸块8、8的俯视形状为椭圆形，但亦可为圆形或者包含长方形或正方形的多边形状者等。该金属凸块8、8通过电解镀覆法等方法而镀覆形成。
如上所述，形成有频率调整用金属膜19、20的第一、第二臂部11、12的前端部11a、12a的宽度W1与其他部分的宽度W2相比，在宽度方向形成为较宽。在本实施方式中，前端部11a、12a的宽度W1成为其他部分的宽度W2的例如3倍以上。
如此地形成有频率调整用金属膜19、20的第一、第二臂部11、12的前端部11a、12a为宽幅取决于如下原因。
音叉型水晶振子的频率与音叉型水晶振动片的臂部的长度的平方成反比，且与臂部的宽度成正比。因此，若为谋求音叉型水晶振子的超小型化而欲使音叉型振动片的臂部的长度变短，则频率变大，故而为了抑制该情况，必须使臂部的前端侧的成为频率调整用重量部的金属膜的形成区域变大。再者，亦考虑使臂部的宽度变窄，从而抑制频率变大，但若使臂部的宽度变窄，则CI(晶体阻抗)值变得极差。
因此，若欲不使CI值变差地谋求音叉型水晶振子的超小型化，而使臂部的长度变短，则形成有音叉型水晶振动片的成为重量部的频率调整用金属膜的前端部变大，成为宽幅。
若如此地音叉型水晶振动片3的各臂部19、20的前端部11a、12a变大，则容易因来自外部的冲击而挠曲。
进而，若欲谋求音叉型水晶振子1的薄型化，则封装体2内的音叉型水晶振动片3的上下的间隙变小。
因此，在本实施方式中，在基座4的底面突设枕部9，在因来自外部的冲击导致被悬臂支承的音叉型水晶振动片3朝基座4的底面侧挠曲时，可使到达作为自由端的各臂部11、12的前端的中途的部分抵接于枕部9。由此，阻止因损伤导致频率变动最大的各臂部11、12的前端、即宽幅的前端部11a、12a的前端抵接于基座4的底面，从而防止各臂部11、12的前端部11a、12a的前端的角部缺损。
进而，在本实施方式中，通过激光束的照射可一部分去除的频率调整用金属膜19、20与盖体5的内面对向，且在因来自外部的冲击导致音叉型水晶振动片3朝盖体5侧挠曲时，抵接于盖体5的内面。由此，阻止各臂部11、12的宽幅的前端部11a、12a的前端抵接于盖体5的内面，从而防止各臂部11、12的前端的角部缺损。
此处，对于通过激光束的照射将一部分去除的频率调整用金属膜19、20进行说明。
本实施方式的音叉型水晶振子1在水晶晶圆的状态下，在各个音叉型水晶振动片3的各臂部11、12的一主面侧，通过电解镀覆法等而形成频率调整用金属膜19、20。通过激光束的照射而去除该频率调整用金属膜19、20的一部分，使质量减少，进行频率的粗调整。
图5是用以说明通过激光束照射所进行的频率的粗调整的图。在该图5中，代表性地表示激光束对两臂部11、12中的第一臂部11的前端部11a的频率调整用金属膜19的照射的状态，但激光束对第二臂部12的前端部12a的频率调整用金属膜20的照射亦情况相同。
在该激光束的照射中，使激光束照射源(未图示)与水晶晶圆的状态的各个音叉型水晶振动片3的另一主面侧对向，而将一主面侧的频率调整用金属膜19去除。
在该激光束的照射中，自因质量减少所致的频率的上升最大的前端侧(图5的右侧)，沿着第一臂部11的宽度方向(与图5的纸面垂直的方向)开始扫描，朝向第一臂部11的基部10侧(图5的左侧)依序移动地进行扫描。
所照射的激光束自水晶晶圆状态的各个音叉型水晶振动片3的另一主面侧穿透音叉型水晶振动片3的内部的水晶26，到达形成于相反侧的一主面侧的频率调整用金属膜19。通过该激光束而将两主面的臂末端电极25及频率调整用金属膜19去除。
如此地，对于频率调整用金属膜19，以自上方通过音叉型水晶振动片3的内部的水晶26的方式照射激光束，将仅形成于一主面侧的频率调整用金属膜19去除。由此，频率调整用金属膜19的金属屑以远离频率调整用金属膜19的方式朝下方飞散，能够防止金属屑再次附着于音叉型水晶振动片3。再者，亦可对于频率调整用金属膜，以自下方通过音叉型水晶振动片的内部的水晶的方式照射激光束。而且，亦可在音叉型水晶振动片的两主面各自形成频率调整用金属膜。本实施方式使用绿光激光作为激光束，但亦可使用YAG激光或具有其他波长的激光。
以如上方式，对水晶晶圆状态的各个音叉型水晶振动片照射激光束，将频率调整用金属膜的一部分去除，进行频率的粗调整，但在超小型的音叉型水晶振动片的制造中，必须使该粗调整中的频率调整量变大。
即，俯视的外形尺寸例如为1.2mm×1.0mm以下的超小型的音叉型水晶振子中，内置的音叉型水晶振动片亦成为超小型。对于此种超小型的音叉型水晶振动片的制造，要求高度的加工精度，但因加工精度存在极限，故而越为超小型，则水晶晶圆状态的多个音叉型水晶振动片的频率的不均一越大。为使该较大的频率的不均一保持于所需的频率范围内，而必须使粗调整的频率调整量变大。
为使对频率调整用金属膜照射激光束所进行的粗调整的频率调整量变大，根据频率调整用金属膜的形成区域的限制的方面，必须使频率调整用金属膜变厚。
进而，在本实施方式中，如上所述，在因来自外部的冲击导致音叉型水晶振动片3的各臂部11、12朝盖体5侧挠曲时，使通过激光束的照射而一部分被去除的频率调整用金属膜19、20抵接于盖体5的内面。因此，将频率调整用金属膜19、20的厚度设为较厚，例如设为9μm以上的厚度。本实施方式的频率调整用金属膜19、20如上所述通过镀覆而形成，且其膜厚例如为10μm左右。
在水晶晶圆的状态下已通过激光束的照射进行频率的粗调整的多个音叉型水晶振动片3自水晶晶圆分别被分离成单片的音叉型水晶振动片3。分离所得的音叉型水晶振动片3接合地安装于封装体2的基座4的电极垫7。再者，在使音叉型水晶振动片3接合于封装体2的基座4的电极垫7的状态下，进行最终的频率微调整。频率调整用金属膜19、20仅形成于进行频率微调整的一主面侧，故而有效率，且可减少金属的使用量。
图6是表示收纳于封装体2内的状态的音叉型水晶振动片3的前端部附近的概略剖面图。在该图6中，代表性地表示两臂部11、12中的第一臂部11的前端部11a，但第二臂部12的前端部12a亦情况相同。
音叉型水晶振动片3在收纳于封装体2内的状态下，形成于一主面侧的频率调整用金属膜19与盖体5的内面对向，且另一主面侧与基座4的底面对向。
如图6所示，在基座4的底面突设有枕部9，在因来自外部的冲击而导致被悬臂支承的音叉型水晶振动片3挠曲时，到达第一臂部11的前端的中途的抵接部11b抵接于枕部9。由此，不使因损伤导致频率变动最大的第一臂部11的前端、即宽幅的前端部11a的前端抵接于基座4的底面。同样地，到达第二臂部12的前端的中途的抵接部12b(未图示)抵接于枕部9，由此，不使第二臂部12的宽幅的前端部12a的前端不抵接于基座4的底面。
在为了将各音叉型水晶振动片3的频率保持于所需频率范围内而通过激光束的照射所进行的频率的粗调整中，频率调整用金属膜19、20的去除量因各音叉型水晶振动片3而不同。在本实施方式中，在通过激光束的照射进行粗调整之后，使频率调整用金属膜19、20沿着各臂部11、12的长边方向(图6的左右方向)，残留超过频率调整用金属膜的形成区域的长边方向的一半。
即，当进行粗调整之前的图5所示的频率调整用金属膜19、20的长边方向的长度设为L1时，进行粗调整之后的图6所示的频率调整用金属膜19、20的长边方向的长度L2设为
L2＞0.5L1。
在本实施方式中，上述L1例如为0.2mm，因此，上述L2例如成为超过0.1mm的长度。
如此通过激光束的照射而去除的频率调整用金属膜19、20为沿着其长边方向的长度L1的一半以下，即，频率调整用金属膜19、20残留超过沿着其长边方向的长度L1的一半。由此，在音叉型水晶振动片3的各臂部11、12朝盖体5侧挠曲时，残留的频率调整用金属膜19、20抵接于盖体5的内面。由此，可阻止各臂部11、12的前端、即宽幅的前端部11a、12a的前端抵接于盖体5的内面，而可防止各臂部11、12的前端的角部缺损。
而且，频率调整用金属膜19、20的厚度t较厚地为9μm以上，故而可缓冲频率调整用金属膜19、20抵接于盖体5的内面时的冲击。
而且，如上所述，进行粗调整之后的频率调整用金属膜19、20的长边方向的长度L2例如超过0.1mm，故而频率调整用金属膜19、20的与被去除的部分的前端相距的长度d例如成为0.1mm以下。再者，如上所述，频率调整用金属膜19、20的通过激光束的照射而被去除的部分的长度d在每一音叉型水晶振动片中不同，亦存在d＝0的情况。
此处，若将图3所示的音叉型水晶振动片3的长度设为L，则在本实施方式中，L例如为0.9mm。
因此，频率调整用金属膜19、20的通过激光束的照射而去除的部分的长度d相对于音叉型水晶振动片3的长度L之比，因d为0.1mm以下，故而
d/L≤0.1/0.9＝0.11
即，成为
d/L≤0.11。
而且，若将频率调整用金属膜19、20的厚度设为t，将自盖体5的内面至臂部11的未形成有频率调整用金属膜19、20的部分为止的间隔设为H，则在本实施方式中，较佳为间隔H例如为35μm，且频率调整用金属膜19、20的厚度t例如为9μm以上且15μm以下。
因此，频率调整用金属膜19、20的厚度t相对于上述间隔H之比t/H成为
9/35＝0.257
15/35＝0.429，
较佳的范围成为
0.25≤t/H≤0.43。
即，频率调整用金属膜19、20的厚度t相对于上述间隔H的比较佳为0.25以上且0.43以下。
再者，若频率调整用金属膜19、20的厚度t未达9μm，则存在如下情况，在因来自外部的冲击而导致音叉型水晶振动片3的各臂部11、12朝盖体5侧挠曲时，残留的频率调整用金属膜19、20抵接于盖体5的内面之前，各臂部11、12的宽幅的前端部11a、12a的前端抵接于盖体5的内面，从而上述前端的角部缺损。而且，无法充分地缓冲频率调整用金属膜19、20抵接于盖体5的内面时的冲击。
而且，若频率调整用金属膜19、20的厚度t超过15μm，则存在仅自外部受到略微的冲击，残留的频率调整用金属膜19、20便与金属制的盖体5接触之虞。
如上所述，为使通过激光束的照射而去除的频率调整用金属膜19、20的沿着长边方向的长度成为一半以下，而在本实施方式中，以水晶晶圆的状态、即水晶晶圆一体地连结有多个音叉型振动片的状态，使在音叉型振动片的基部及自该基部延出的多个臂部形成电极的电极形成步骤中的第一目标频率高于以往的第一目标频率。
图7是用以说明本实施方式的电极形成步骤、形成频率调整用金属膜19、20的配重步骤、及激光束的照射所进行的频率的粗调整(激光加工)步骤的目标频率的图。图8是以往例的对应于图7的图。在图7及图8中，横轴表示频率，纵轴表示度数。
在本实施方式中，在水晶晶圆一体地连结有多个音叉型振动片的状态下，将在音叉型振动片的基部及自该基部延出的多个臂部形成电极的作为第一步骤的电极形成步骤中的图7所示的第一目标频率fo1设为较图8所示的以往例的电极形成步骤中的第一目标频率fo1'更高的频率。
在音叉型水晶振动片3的各臂部11、12的前端部11a、12a形成频率调整用金属膜19、20的作为第二步骤的配重步骤中的图7所示的第二目标频率fo2与以往例的配重步骤中的图8所示的第二目标频率fo2相同。
因此，在音叉型水晶振动片3的各臂部11、12的前端部11a、12a形成频率调整用金属膜19、20的配重步骤中的频率调整用金属膜19、20的形成量(配重量)多于以往例。
配重步骤后的作为第三步骤的通过激光束的照射所进行的频率的粗调整步骤中的第三目标频率fo3为上述标称频率32.768kHz，与以往例的激光束的照射所进行的频率的粗调整步骤中的图8所示的第三目标频率fo3相同。
因此，通过激光束的照射所进行的频率的粗调整步骤中的频率调整用金属膜19、20的去除量与以往例大致相同。
已通过激光束的照射进行频率的粗调整的水晶晶圆状态的多个音叉型水晶振动片3自水晶晶圆折断而分离成各个音叉型水晶振动片3。其后，作为第四步骤，将分离所得的音叉型水晶振动片3的金属凸块8接合于封装体2的基座4的电极垫7后，收容于基座2内，利用盖体5密封。
在本实施方式中，第二目标频率fo2与粗调整步骤中的第三目标频率fo3的频率之差的绝对值|fo2－fo3|对于电极形成步骤中的音叉型振动片的第一目标频率fo1与配重步骤中的第二目标频率fo2的频率之差的绝对值|fo1－fo2|的比率(|fo2－fo3|/|fo1－fo2|)为0.5以下。即，
(|fo2－fo3|/|fo1－fo2|)≤0.5。
在本实施方式中，将该比率(|fo2－fo3|/|fo1－fo2|)例如设为0.4左右。
由此，可使粗调整步骤中去除的频率调整用金属膜19、20的去除量相对配重步骤中形成于各臂部11、12的端部的频率调整用金属膜19、20的形成量的比率小于以往例。
由此，可使粗调整步骤后的频率调整用金属膜19、20沿着长边方向残留超过一半。
因此，在因来自外部的冲击而导致音叉型水晶振动片3的各臂部11、12朝盖体5侧挠曲时，残留的频率调整用金属膜19、20抵接于盖体5的内面。由此，可防止各臂部11、12的宽幅的前端部11a、12a的前端抵接于盖体5的内面而使上述前端的角部缺损。
在上述实施方式中，照射激光束而调整频率调整，亦可使用除激光束以外的离子束等其他能量光束。
[实施方式2]
在上述实施方式中，如利用上述图6所作说明般，在因来自外部的冲击而导致悬臂支承的音叉型水晶振动片3挠曲时，到达各臂部11、12的前端的中途的抵接部11b、12b抵接于突设在基座4的底面的枕部9。由此，各臂部11、12的宽幅的前端部11a、12a的前端抵接于基座4的底面，其角部未缺损。
但，本案发明人等人进行努力研究，结果发现有如下情况：抵接于基座4的底面的枕部9的各臂部11、12的抵接部11b、12b的较薄的臂末端电极25、24因与枕部9的抵接而局部磨削，产生频率的正侧的变动。
因此，在本实施方式中，如上所述，在与基座4的底面对向的另一主面侧，如图9所示，对于第一臂部11及第二臂部12的前端部11a、12a的宽幅区域，除基部10侧的一部分以外，设为未形成臂末端电极24、25的无电极区域21、21。
图10是表示收纳于封装体2内的状态的音叉型水晶振动片3的前端部附近的对应于图6的概略剖面图。在该图10中，代表性地表示出两臂部11、12中的第一臂部11的前端部11a，第二臂部12的前端部12a亦情况相同。
第一、第二臂部11、12的前端部11a、12a的设置于另一主面侧的无电极区域21、21至少包含第一、第二臂部11、12的抵接部11b、12b，并且延伸至第一、第二臂部11、12的前端为止，该第一、第二臂部11、12的抵接部11b、12b在因来自外部的冲击而导致悬臂支承的音叉型水晶振动片3挠曲时，抵接于枕部9。
如此抵接于基座4的底面的枕部9的第一、第二臂部11、12的抵接部11b、12b是未形成有臂末端电极的无电极区域21、21。因此，即便因来自外部的冲击而导致抵接部11b、12b抵接于枕部9，臂末端电极亦不会磨削，可抑制因来自外部的冲击而导致频率朝正侧变动。
根据本实施方式，在因来自外部的冲击而导致音叉型水晶振动片3的各臂部11、12朝向与突设有枕部9的基座4为相反侧的盖体5侧挠曲时，残留的频率调整用金属膜19、20抵接于盖体5的内面。由此，可防止各臂部11、12的前端抵接于盖体5的内面而损伤，从而抑制频率变动。
进而，即便因来自外部的冲击而导致音叉型水晶振动片3的各臂部11、12朝基座4侧挠曲，各臂部11、12的各抵接部11b、12b抵接于基座4的底面的枕部9，亦无臂末端电极磨削而频率变动之类的情况。
如此，亦可抑制由因来自外部的冲击导致音叉型水晶振动片3的各臂部11、12朝盖体5侧挠曲所引起的频率变动、及因朝基座4侧挠曲所引起的频率变动中的任一频率变动。由此，可获得具有良好的耐冲击性的音叉型水晶振子。
在上述实施方式中，无电极区域21不仅为供第一、第二臂部11、12抵接于枕部9的抵接部11b、12b，亦延伸至第一、第二臂部11、12的前端而形成，但亦可仅将抵接部11b、12b设为无电极区域。
在上述实施方式中，将至少包含抵接部11b、12b的区域设为未形成有臂末端电极的无电极区域21、21，该抵接部11b、12b是在因来自外部的冲击而导致第一、第二臂部11、12朝基座4的底面侧挠曲时抵接于枕部9的部分，但作为本发明的又一实施方式，亦可以如下方式构成。
图11是本发明的另一实施方式的对应于图4的图，图12是图11的实施方式的对应于图6的概略剖面图。
在本实施方式中，在第一、第二臂部11、12的前端部11a、12a的与基座4的底面对向的另一主面侧，分别形成有作为将抵接时的冲击缓冲的缓冲部的金属膜22、22。各金属膜22、22分别形成于因来自外部的冲击导致第一、第二臂部11、12朝基座4的底面侧挠曲时抵接于枕部9的区域。
为获得缓冲效果，该金属膜22的厚度为1μm以上，在本实施方式中，例如为10μm。该金属膜22与上述金属凸块8同样地，例如由金所构成，且通过电解镀覆法等方法而镀覆形成。因此，该金属膜22可与金属凸块8同时地形成。
该金属膜22设置于因来自外部的冲击而导致第一、第二臂部11、12朝基座4的底面侧挠曲时抵接于枕部9的区域。在本实施方式中，金属膜22设置于第一、第二臂部11、12的宽幅的前端部11a、12a的宽度方向的中央位置且基部10侧。该金属膜22的形状为俯视大致圆形。
如此，在第一、第二臂部11、12的抵接于基座4的底面的枕部9的区域中，分别通过镀覆而以1μm以上的厚度形成有将与枕部9的抵接所致的冲击缓冲的金属膜22、22。由此，即便因来自外部的冲击而导致音叉型水晶振动片3挠曲，从而各臂部11、12的金属膜22、22抵接于基座4的底面的枕部9，金属膜22、22亦难以剥离，该抵接的冲击通过金属膜22、22而充分缓冲。因此，无臂末端电极磨削之类的情况，可抑制由来自外部的冲击所致的频率朝正侧的变动。
而且，如图12的剖面概略图所示，音叉型水晶振动片3的另一主面侧的金属膜22的形成位置为臂部的除前端以外的部分即抵接部，故而即便通过激光束的照射将频率调整用金属膜19、20的臂部的前端侧的部分磨削，金属膜22亦不会被削减。由此，可通过金属膜22而缓冲音叉型水晶振动片3与枕部的抵接的冲击，并且亦可通过残留的频率调整用金属膜19、20而防止各臂部的前端部与盖体的内面的接触。
再者，作为缓冲部的金属膜22并不限定于一个部位，亦可设置于多个部位，例如，如图13A所示，设置于两个部位。
而且，金属膜22并不限定于俯视圆形，亦可为其他形状，例如，亦可如图13B所示，沿着各臂部11、12的各前端部11a、12a的宽度方向形成为俯视长方形。
在本实施方式中，在形成有作为缓冲部的金属膜22的部分，形成有臂末端电极24、25，但作为本发明的另一实施方式，亦可在作为缓冲部的金属膜22及其周围的区域设为未形成臂末端电极而露出水晶坯材的无电极区域。
在上述各实施方式中，构成基部10的一部分的接合部13向与第一、第二臂部11、12的延出方向相反的方向延伸，且朝向与上述延出方向正交的方向的一方向(图3中为右方)延伸，但接合部13亦可为如图14的音叉型水晶振动片3的外形图所示朝上述正交的方向的两方向(图14的左方及右方)延伸的左右对称的形状。或者，亦可为如图15所示朝向上述正交的方向的两方向(图15的左方及右方)延伸，进而，分别与第一、第二臂部11、12的延出方向平行地延伸的左右对称的形状。或者，亦可为如图16所示自第一、第二臂部11、12之间沿与第一、第二臂部11、12的延出方向相同的方向延伸的形状。在这些各形状的音叉型水晶振动片3中，与基座4的各电极垫7、7接合的接合部位即两个金属凸块8、8可如图14～图16所示，设置在接合部13的以如上方式延伸的末端附近。再者，接合部13亦可不形成朝向与上述延出方向正交的方向延伸的部分或朝向与上述延出方向相同的方向延伸的部分。
上述各实施方式适用于音叉型水晶振动片进行了说明，但并不限定于此，亦可使用水晶以外的其他压电材料。
附图标记说明
1：音叉型水晶振子
2：封装体
3：音叉型水晶振动片
4：基座
5：盖体
7：电极垫
8：金属凸块
9：枕部
10：基部
11：第一臂部
12：第二臂部
13：接合部
15：第一激励电极
16：第二激励电极
17、18：引出电极
19、20：频率调整用金属膜
21：无电极区域
22：金属膜(缓冲部)
24、25：臂末端电极
26：水晶

Claims (7)

1.一种音叉型振子，其具备：音叉型振动片，其具有基部及自该基部延出的多个臂部；封装体主体，其具有收纳上述音叉型振动片的收纳部；及盖体，其将收纳有上述音叉型振动片的上述封装体主体的开口部密封；上述音叉型振动片的上述基部接合于上述封装体主体的上述收纳部的电极，其中，
形成于上述臂部的与上述盖体的内面对向的对向面的自由端部的频率调整用金属膜的一部分预先被去除，
在上述音叉型振动片的上述臂部朝上述盖体侧挠曲时，上述一部分被去除的上述频率调整用金属膜抵接于上述盖体的内面，由此阻止上述臂部的上述自由端部的前端抵接于上述盖体的内面，
形成有上述频率调整用金属膜的上述臂部的上述自由端部的臂部的宽度大于上述自由端部以外的臂部的宽度，
在将自上述臂部的自由端部的前端沿着该臂部的长边方向去除的上述频率调整用金属膜的长度设为d，将音叉型振动片的长度设为L时，d/L为0.11以下，将上述频率调整用金属膜的厚度设为t，将自上述盖体的内面至上述臂部的未形成上述频率调整用金属膜的部分为止的间隔设为H时，t/H为0.25以上且0.43以下。
2.根据权利要求1所述的音叉型振子，其中，
上述一部分是形成于上述自由端部的上述频率调整用金属膜从自由端部的前端沿着上述臂部的长边方向朝向上述基部侧被去除的部分，且遍及沿上述长边方向的上述频率调整用金属膜的长度的一半以下的长度而被去除。
3.根据权利要求1所述的音叉型振子，其中，
上述频率调整用金属膜的厚度为9μm以上。
4.根据权利要求1所述的音叉型振子，其中，
在上述基部形成有用以将上述音叉型振动片与上述封装体主体的收纳部的上述电极接合的金属凸块，上述频率调整用金属膜与上述金属凸块由相同的材质所构成。
5.一种音叉型振子的制造方法，其具备：第一步骤，以在晶圆一体地连结有多个音叉型振动片的状态，在上述音叉型振动片的基部及自该基部延出的多个臂部上形成电极；第二步骤，在上述臂部的正反主面的一主面的上述延出方向的端部上形成频率调整用金属膜；第三步骤，将形成于上述端部的上述频率调整用金属膜的一部分去除，以调整频率；及第四步骤，将分割成各个音叉型振动片的各音叉型振动片收容于封装体主体的收纳部，利用盖体将上述封装体主体的开口部密封；
在上述第四步骤中，各音叉型振动片以上述一主面与上述盖体对向的方式，将上述基部接合于上述封装体主体的上述收纳部的电极，
上述第二步骤中的第二目标频率与上述第三步骤中的第三目标频率的频率之差的绝对值相对于第一步骤中的音叉型振动片的第一目标频率与上述第二步骤中的上述第二目标频率的频率之差的绝对值的比率为0.5以下，
在将上述第二步骤中形成的上述频率调整用金属膜的厚度设为t，将自上述盖体的内面至上述臂部的未形成上述频率调整用金属膜的部分为止的间隔设为H时，t/H为0.25≤t/H≤0.43，其中上述t和上述H的单位为μm。
6.根据权利要求5所述的音叉型振子的制造方法，其中，
在上述第二步骤中，以9μm以上的厚度形成频率调整用金属膜。
7.根据权利要求5或6所述的音叉型振子的制造方法，其中，
在上述第三步骤中，将形成于上述臂部的上述延出方向的端部的上述频率调整用金属膜，自上述端部的前端沿着上述延出方向朝向上述基部侧，遍及沿上述延出方向的上述频率调整用金属膜的长度的一半以下的长度而去除。
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