JP2010154513A - Method of manufacturing quartz oscillator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振動型ジャイロセンサなどに利用される水晶振動子の製造方法に関し、特に面外振動である漏れ振動発生を抑制する製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a crystal resonator used for a vibration type gyro sensor and the like, and more particularly to a manufacturing method for suppressing occurrence of leakage vibration that is out-of-plane vibration.
振動型ジャイロセンサなどに利用される音叉型の水晶振動子は、水晶ウェハから所定の形状の水晶振動子を切り出す外形形成工程、水晶振動子を発振させるための電極を形成する電極形成工程、電極が形成された水晶振動子を容器に実装する工程などによって製造される。特に、水晶振動子の形状が振動を決定し水晶振動子の性能に大きく影響するため、水晶ウェハから水晶振動子を切り出す外形形成工程は重要な工程である。 A tuning-fork type crystal resonator used for a vibration-type gyro sensor or the like includes an outer shape forming step of cutting a crystal resonator of a predetermined shape from a crystal wafer, an electrode forming step of forming an electrode for oscillating the crystal resonator, an electrode Is manufactured by a process of mounting the crystal resonator on which the is formed in a container. In particular, since the shape of the crystal resonator determines the vibration and greatly affects the performance of the crystal resonator, the outer shape forming step of cutting the crystal resonator from the crystal wafer is an important step.
ここで、図１９は従来の水晶振動子を模式的に示した斜視図であり、水晶振動子１００の外形は、水晶ウェハからエッチング加工等による外形形成工程によって切り出される。この水晶振動子１００は、振動型ジャイロセンサとして用いられる振動子であり、振動脚として２本の駆動脚１０１、１０２と１本の検出脚１０３とを有する三脚音叉型振動子である。
Here, FIG. 19 is a perspective view schematically showing a conventional crystal resonator, and the outer shape of the crystal resonator 100 is cut out from the crystal wafer by an outer shape forming process such as etching. This crystal resonator 100 is a resonator used as a vibration type gyro sensor, and is a tripod tuning fork resonator having two
この水晶振動子１００を振動型ジャイロセンサとして用いる場合、図１９に示すＸ軸方向の屈曲振動を駆動振動、Ｚ´軸方向の屈曲振動を角速度が印加された場合の検出振動として用いている。そのため、角速度が印加されていない状態ではＺ´軸方向の振動は発生しない。 When this crystal resonator 100 is used as a vibration type gyro sensor, the bending vibration in the X-axis direction shown in FIG. 19 is used as driving vibration, and the bending vibration in the Z′-axis direction is used as detection vibration when an angular velocity is applied. Therefore, vibration in the Z′-axis direction does not occur when no angular velocity is applied.
図２０は、図１９の従来の水晶振動子１００を切断線Ａ−Ａ´での断面を模式的に示した断面図であって、駆動脚１０１、１０２の断面を示した図である。なお、説明に必要のない部分は省略してある。図２０において、図２０（ａ）は、水晶振動子１００の駆動脚の駆動振動を説明するための図であり、図２０（ｂ）は、水晶振動子１００の駆動脚の斜めの駆動振動を説明するとともに水晶の残渣形状を説明する図である。
FIG. 20 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of the conventional crystal resonator 100 of FIG. 19 taken along a cutting line AA ′, and is a view showing cross sections of the
図２０（ａ）は、水晶振動子１００に角速度が印加されていない状態での、駆動脚１０１、１０２の理想的な駆動振動を示しており、その振動方向Ｓ１はＸ軸方向である。しかし、従来の製造方法で製作した水晶振動子においては、実際には角速度が印加されていない場合にも図２０（ｂ）に示すように、Ｚ´軸方向の振動成分を有する斜め振動（振動方向Ｓ２）が観測される。
FIG. 20A shows ideal drive vibration of the
これは、水晶振動子の加工精度や水晶の異方性等に起因して、駆動振動（Ｘ軸方向の振動）のほかに、水晶振動子１００に角速度が印加されていない状態において発生してはならない面外振動（Ｚ´軸方向の振動）が発生するからである。 This occurs due to processing accuracy of the crystal unit, anisotropy of the crystal unit, and the like in a state where an angular velocity is not applied to the crystal unit 100 in addition to the drive vibration (vibration in the X-axis direction). This is because out-of-plane vibration (vibration in the Z′-axis direction) that should not occur is generated.
このように、駆動脚１０１、１０２が斜め振動をすると、検出脚１０３の先端の軌跡は、Ｚ´軸方向への直線的な振動、または、Ｘ−Ｚ´面内における楕円振動となる。このＺ´軸方向の振動成分は漏れ振動と呼ばれ、この漏れ振動によって検出脚１０３の検出電極からはコリオリ出力と無関係な漏れ信号が発生し、ジャイロセンサのＳ／Ｎ比を悪化させたり、温度特性を悪化させたりするという問題があった。
When the
また、周波数基準などの通常用途の音叉型水晶振動子の場合も、振動はＸ軸方向の屈曲振動を利用しており、Ｚ´方向成分の漏れ振動はクリスタルインピーダンス（ＣＩ値）の上昇をもたらし、特性の悪化を招くという問題があった。 In addition, in the case of a tuning fork type crystal resonator for normal use such as a frequency reference, vibration uses bending vibration in the X-axis direction, and leakage vibration in the Z ′ direction component causes an increase in crystal impedance (CI value). There was a problem that the characteristics deteriorated.
この漏れ振動は、水晶振動子の脚断面形状の製造によるばらつき等が影響を与えていると考えられる。特に、図２０（ｂ）に示したように、水晶振動子をエッチングで製造する際に形成される水晶の残渣形状のばらつきの影響が大きいと考えられる。すなわち、水晶にはエッチング異方性があり、結晶の方向によってエッチング速度が異なるという特性を有する。そのために、エッチング後の水晶振動子における振動脚の側面は均一にエッチングされずに残渣が残る。 This leakage vibration is considered to be affected by variations in the leg cross-sectional shape of the crystal resonator due to manufacturing. In particular, as shown in FIG. 20B, it is considered that the influence of variation in the residue shape of the quartz formed when the quartz crystal resonator is manufactured by etching is large. That is, quartz has an etching anisotropy and has an etching rate that varies depending on the crystal direction. Therefore, the side surface of the vibration leg in the crystal resonator after the etching is not uniformly etched and a residue remains.
ここで、残渣の影響による漏れ振動の発生について考察する。一般に梁などの曲げについて考える場合、断面の主軸がよく考慮される。断面の主軸は、直行する２本の軸からなり、梁に主軸と同方向に曲げ力をかけると、梁は力と同方向に曲がる。一方、主軸と異なる方向に曲げ力をかけた場合には、梁は力がかけられた方向とは異なった方向に曲がる。 Here, the occurrence of leakage vibration due to the influence of residue will be considered. In general, when considering bending of a beam or the like, the principal axis of the cross section is often considered. The main axis of the cross section consists of two orthogonal axes. When a bending force is applied to the beam in the same direction as the main axis, the beam bends in the same direction as the force. On the other hand, when a bending force is applied in a direction different from the main axis, the beam bends in a direction different from the direction in which the force is applied.
水晶振動子の場合、圧電効果によって曲げ力がかかるのは、Ｘ軸方向である。よって、主軸の一方がＸ軸と同じであれば、振動はＸ軸方向に起こり、漏れ振動は発生しない。一方、主軸がＸ軸から外れてＺ´方向に傾くと、曲げ力のかかる方向と主軸の方向が一致しないため、振動はＺ´軸成分を含んだ斜め振動となり、漏れ振動が発生する。 In the case of a crystal resonator, the bending force is applied in the X-axis direction due to the piezoelectric effect. Therefore, if one of the main axes is the same as the X axis, vibration occurs in the X axis direction, and no leakage vibration occurs. On the other hand, when the main axis is deviated from the X-axis and tilted in the Z ′ direction, the direction in which the bending force is applied and the direction of the main axis do not coincide with each other, so that the vibration becomes an oblique vibration including the Z′-axis component and leakage vibration occurs.
主軸は、その梁（振動脚）の断面形状によって決まる。単純な例では、対称軸を持つ断面に関しては、その対称軸およびそれと垂直な軸がその断面の主軸である。例えば、長方形の断面ならば、各辺の２等分線がそれぞれ主軸である。 The main axis is determined by the cross-sectional shape of the beam (vibrating leg). In a simple example, for a cross section having a symmetry axis, the symmetry axis and the axis perpendicular thereto are the principal axes of the cross section. For example, in the case of a rectangular cross section, the bisector of each side is the main axis.
漏れ振動のない水晶振動子を得ようとする場合、主軸の一方がＸ軸に平行である必要がある。主軸は直交する２本の軸なので、Ｘ軸かＺ´軸に平行な対称軸が断面にあれば、Ｘ軸に平行な主軸が存在することになる。つまり、断面形状が上下対称か、左右対称であれば漏れ振動は発生しない。 In order to obtain a crystal resonator free from leakage vibration, one of the main axes needs to be parallel to the X axis. Since the main axes are two orthogonal axes, if there is a symmetric axis in the cross section parallel to the X axis or the Z ′ axis, there exists a main axis parallel to the X axis. That is, if the cross-sectional shape is vertically symmetric or symmetric, leakage vibration does not occur.
すでに説明した例のように水晶振動子を製造した場合に、そうした対称軸を持った振動子が得られるのかどうかを考えてみる。水晶振動子をウェットエッチングで製造すると、振動脚側面には必ず残渣が残る。そのため、この残渣のでき方によって断面の主軸が決定される。水晶振動子の断面の主軸を考えるには、まず残渣がどのようにできるかを考える必要がある。残渣の形状は、エッチングの時間や条件によって異なるため、一概に言うことはできないが、概ね同じような傾向をたどるので、ここでは発明者の行った実験条件から観察できた結果に基づき残渣のでき方を説明する。 Let us consider whether or not a resonator having such an axis of symmetry can be obtained when a crystal resonator is manufactured as in the example already described. When a quartz crystal unit is manufactured by wet etching, a residue always remains on the side of the vibrating leg. Therefore, the main axis of the cross section is determined by how the residue is formed. In order to consider the principal axis of the cross section of a crystal resonator, it is necessary to first consider how the residue can be formed. Since the shape of the residue differs depending on the etching time and conditions, it cannot be generally stated, but it follows a similar tendency.Therefore, here, the residue can be formed based on the results observed from the experimental conditions conducted by the inventors. Explain how.
図２１は、図１９で示した水晶振動子１００の振動脚を切断線Ａ−Ａ´での断面を模式的に示した拡大断面図であり、振動脚における残渣の形成状態の一例を示すものである。ここでは、説明を簡単にするために一本の駆動脚１０１のみを記し、水晶の結晶軸の−Ｘ側の側面を第１側面、＋Ｘ側の側面を第２側面とする。また、２００ａと２００ｂとは、エッチングマスクである。
FIG. 21 is an enlarged cross-sectional view schematically showing a cross section of the vibration leg of the crystal unit 100 shown in FIG. 19 along the cutting line AA ′, and shows an example of a residue formation state on the vibration leg. It is. Here, for the sake of simplicity, only one
ここで、図２１（ａ）に示したように、比較的短時間のエッチングの場合の第２側面は、振動子の主平面、即ち表面１０１ａ、裏面１０１ｂから浅い部分ではＺ´軸に対して約２°、深い部分では約２２°の角度を成して残渣が形成される。この表面１０１ａ、裏面１０１ｂからの深さはエッチングの時間によって異なるが、表面１０１ａ側、裏面１０１ｂ側とも同じ傾向をたどる。また、図２１（ｂ）に示したように、比較的長時間エッチングを続けると、２２°の部分はなくなり、２°の角度を成した残渣のみが残る。 Here, as shown in FIG. 21A, the second side surface in the case of etching for a relatively short time is the main plane of the vibrator, that is, the portion shallow to the front surface 101a and the back surface 101b with respect to the Z ′ axis. A residue is formed at an angle of about 2 ° and about 22 ° in the deep part. The depth from the front surface 101a and the back surface 101b varies depending on the etching time, but the same tendency is observed on the front surface 101a side and the back surface 101b side. Further, as shown in FIG. 21B, when etching is continued for a relatively long time, the 22 ° portion disappears and only a residue having an angle of 2 ° remains.
また、第１側面に形成される残渣は、ごく小さいので言及された例は少ないのだが、図２１（ａ）、図２１（ｂ）に示したように、詳細に観察すると残渣は形成されており、Ｚ
´軸に対して約１°の角度を成して形成される。この第１側面の残渣形状は、時間による差はあまりない。すなわち、エッチングはエッチングマスク２００ａ、２００ｂの端部からスタートし、貫通するまでは表面側、裏面側で互いに影響を及ぼさず、独立して進行する。
Further, since the residue formed on the first side surface is very small, there are few examples mentioned, but as shown in FIGS. 21 (a) and 21 (b), the residue is formed when observed in detail. Z
It is formed at an angle of about 1 ° with respect to the 'axis. The residue shape on the first side surface is not much different by time. That is, the etching starts from the end portions of the etching masks 200a and 200b, and proceeds independently without affecting the front surface side and the back surface side until penetrating.
このように、水晶はエッチングによって残渣ができるため、水晶ウェハの表裏両面からエッチングをする方法で水晶振動子を製造した場合、次のようなことが言える。
まず、図２１（ａ）、図２１（ｂ）は、水晶ウェハに形成された表面のエッチングマスク２００ａ、裏面のエッチングマスク２００ｂの位置が正確に合っている場合を示している。この場合は図示したように、短時間エッチングであっても、長時間エッチングであっても、エッチング後の駆動脚１０１の断面は、Ｘ軸に略平行な対称軸をもった上下対称形となり、従ってＸ軸に略平行な主軸１１０を持つ。この場合、曲げ力のかかる方向と主軸１１０の方向とが共にＸ軸であり、ほぼ一致しているので漏れ振動はほとんど起こらない。
As described above, since the crystal is left by etching, the following can be said when the crystal resonator is manufactured by the method of etching from both the front and back surfaces of the crystal wafer.
First, FIG. 21A and FIG. 21B show the case where the positions of the etching mask 200a on the front surface and the etching mask 200b on the back surface formed on the quartz wafer are accurately aligned. In this case, as shown in the drawing, the cross-section of the
一方、図２２で示す駆動脚１０１の断面図は、エッチングマスク２００ａ、２００ｂの位置が製造上の誤差で位置ずれ量ｅだけＸ軸方向にずれて形成されてしまった場合の一例を示している。この場合は図示したように、駆動脚１０１の断面は、上下左右非対称となり、Ｘ軸に平行な対称軸も、Ｚ´軸に平行な対称軸も何れも持たない。
On the other hand, the cross-sectional view of the
そしてこの場合の主軸１１１はＸ軸に対して平行ではなく、ズレ角θ１を有する。従って、曲げ力のかかる方向と主軸１１１の方向とが異なるので斜め振動となり、漏れ振動を発生してしまう。こうした断面の主軸と斜め振動の関係については、解析した例も開示されている（例えば、非特許文献１参照）。ここで図示するように、エッチングマスク２００ａと２００ｂとの位置ずれ量ｅと、主軸１１１のＸ軸に対するズレ角θ１と、は相関関係にあり、位置ずれ量ｅが増加すると、ズレ角θ１も大きくなり、漏れ振動は増大する。 In this case, the main axis 111 is not parallel to the X axis and has a deviation angle θ1. Accordingly, since the direction in which the bending force is applied is different from the direction of the main shaft 111, the vibration becomes oblique and leakage vibration occurs. An example of analyzing the relationship between the principal axis of the cross section and the oblique vibration is also disclosed (for example, see Non-Patent Document 1). As shown in the figure, the positional deviation amount e between the etching masks 200a and 200b and the deviation angle θ1 with respect to the X axis of the main axis 111 are correlated, and as the positional deviation amount e increases, the deviation angle θ1 also increases. The leakage vibration increases.
また、水晶振動子の外形形成の製造方法としては、エッチングマスクを水晶ウェハの片面のみにパターニングし、もう一方の面は全面を金属耐食膜で覆っておき、片面からエッチングする方法や、エッチングマスクの裏面パターンを表面パターンよりも大きくし、表面パターンを基準パターンとしてエッチングする方法が知られている。 In addition, as a manufacturing method for forming an external shape of a crystal resonator, an etching mask is patterned only on one side of a crystal wafer, and the other side is covered with a metal corrosion-resistant film, and etching is performed from one side. A method is known in which the back surface pattern is made larger than the front surface pattern and etching is performed using the front surface pattern as a reference pattern.
ここで、図２３は表面パターンを基準パターンとしてエッチングする場合の一例を示した駆動脚の断面図である。図２３において、駆動脚１２１は表面１２１ａのエッチングマスク２０１ａを基準パターンとして、裏面１２１ｂのエッチングマスク２０１ｂを幅広く形成している。これにより、エッチングマスク２０１ａと２０１ｂとが多少位置ずれしても、断面形状への影響は少ない。しかし、前述したように、水晶のエッチング異方性によって、第１側面はＺ´軸に対して約１°の角度を成して形成され、第２側面はＺ´軸に対して約２°の角度を成して形成されるので、駆動脚１２１の断面は図示するように上下左右非対称となり、主軸１１２はＸ軸と平行にならずにズレ角θ２を有し、漏れ振動が発生してしまう。
Here, FIG. 23 is a cross-sectional view of the drive leg showing an example of etching using the surface pattern as a reference pattern. In FIG. 23, the driving leg 121 has a wide etching mask 201b on the back surface 121b using the etching mask 201a on the front surface 121a as a reference pattern. Thus, even if the etching masks 201a and 201b are slightly displaced, the influence on the cross-sectional shape is small. However, as described above, due to the etching anisotropy of the quartz crystal, the first side surface is formed at an angle of about 1 ° with respect to the Z ′ axis, and the second side surface is about 2 ° with respect to the Z ′ axis. As shown in the figure, the cross section of the drive leg 121 is asymmetrical in the vertical and horizontal directions, the
以上のように、振動型ジャイロセンサ等に用いられる水晶振動子は、エッチングマスクの精度に起因して漏れ振動が発生し、センサの検出精度等を悪化させる重大な問題がある。
この解決には、エッチングマスクを高精度に形成できれば、ある程度の漏れ振動を抑制できるが、高精度化には限界があり、またコスト高となる。また、残渣は無くすことができないので、漏れ振動の抑制は困難であった。
As described above, the crystal resonator used in the vibration type gyro sensor or the like has a serious problem that leakage vibration is generated due to the accuracy of the etching mask and the detection accuracy of the sensor is deteriorated.
In order to solve this problem, if the etching mask can be formed with high accuracy, a certain amount of leakage vibration can be suppressed. However, there is a limit to the increase in accuracy and the cost is increased. Moreover, since the residue cannot be eliminated, it is difficult to suppress the leakage vibration.
このような背景から、水晶振動子の外形形成後に振動脚をさらに加工する方法が提案さ
れている。例えば、水晶振動子の振動脚の稜線を摺動させたテープによって研削して、振動脚のバランス調整によって漏れ振動を抑制する水晶振動子の特性調整方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
Against this background, there has been proposed a method for further processing the vibration legs after forming the external shape of the crystal resonator. For example, there is disclosed a method for adjusting the characteristics of a crystal resonator that is ground with a tape that slides the ridgeline of the vibration leg of the crystal resonator and suppresses leakage vibration by adjusting the balance of the vibration feet (for example, Patent Document 1). reference.).
次に、特許文献１に示した従来技術を図面に基づいて説明する。図２４は特許文献１に示した水晶振動子の特性調整方法を説明するために模式的に示した構成図である。図２４において、テンションローラ３００をテープ３０１に負荷させて、テンションローラ３００による重量により一定の力にて、テープ３０１を基台３１１上の水晶振動子の振動脚３１０の稜線に当接させる。なお、水晶振動子は、図２０に示したような振動脚の断面を示している。この状態で、駆動ローラ３０２を往復回転させて、振動脚３１０に研削部３１０ａを形成することにより、振動脚３１０を研削し重量バランスを取る。
Next, the prior art disclosed in
特許文献１に示した従来技術は、テンションローラ３００を有することで振動脚３１０の稜線にテープ３０１を一定の力で押圧させながら摺動できる。最後に、テープ巻取りリール３０３を所定の量だけ回転させてテープ３０１を巻き取るとともに、テープ送り出しリール３０４を所定の量だけ回転させて、テープ３０１を送り出すことにより、テープ３０１における振動脚と当接する部分を新しい部分に変更する。
このテープを用いた特性調整方法は、重量バランスを厳密に調整できるので正確な角速度の検出が可能となり、またテンションローラ３００によって振動子に過大な外力が加わらないので、振動子の破損を防止できることが示されている。
The prior art disclosed in
The characteristic adjustment method using this tape makes it possible to accurately adjust the weight balance, so that an accurate angular velocity can be detected, and since the
ところで、水晶振動子の振動脚の形状調整は、テープを振動脚に当接させて研削を行うこと以外に、エッチングにより行うこともできる（例えば、特許文献２参照。）。
特許文献２に示した従来技術は、圧電振動子の外形形成後に、電極膜等の金属膜をマスクにしてエッチングによって板厚調整を行い、振動子の周波数−温度特性を調整する振動子の温度特性調整方法が開示されている。
特許文献２に示した従来技術によれば、振動子形成後に再エッチングを行うことによって、温度特性を調整できるので、周波数温度特性に優れた振動子を効率よく製造できることが示されている。
By the way, the shape adjustment of the vibrating legs of the crystal unit can be performed by etching in addition to performing grinding by bringing the tape into contact with the vibrating legs (see, for example, Patent Document 2).
In the prior art disclosed in
According to the prior art shown in
しかしながら、特許文献１に示した水晶振動子の特性調整方法は、個々の振動子に対してひとつずつ脚を削るので、加工手番が多くなる。また、このように加工手番が多くなると、加工中の作業ミスや不良の発生の機会も増えるため、コストアップの要因ともなる。
さらに、バランス調整量が微細化すると、テープやリュータ等では振動脚に正確に接触できないので、微細な調整を実施することが困難である。
さらにまた、テンションローラを用いた研削でも、振動子に対する外力は、ある程度加わるので、特に小型の振動子の調整作業においては、外力により振動子にクラックなどが入りやすく、歩留まり低下、信頼性低下等の課題がある。
However, the method for adjusting the characteristics of the crystal resonator disclosed in
Furthermore, if the balance adjustment amount is miniaturized, it is difficult to perform fine adjustment because a tape, a router, or the like cannot accurately contact the vibrating leg.
Furthermore, even when grinding using a tension roller, external force is applied to the vibrator to some extent, so that especially in the adjustment work of a small vibrator, the external force can easily cause cracks in the vibrator, reducing yield, reducing reliability, etc. There is a problem.
また、特許文献２に示した振動子の温度特性調整方法は、振動子形成後に再びエッチングを行って板厚を調整するが、その目的は振動子の周波数−温度特性の改善であり、振動
子の漏れ振動の調整や補正を目的としておらず、漏れ振動調整に関しては、開示も示唆もされていない。
In addition, the method for adjusting the temperature characteristics of the vibrator described in
本発明の目的は上記課題を解決し、水晶振動子の漏れ振動調整において、水晶振動子に外力を加えることなく高精度な微細調整を実現し、且つ、複数の水晶振動子を一括して調整できる水晶振動子の製造方法を提供することである。 The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, to achieve high-precision fine adjustment without applying an external force to the crystal unit, and to adjust a plurality of crystal units at once, in the adjustment of leakage vibration of the crystal unit. It is to provide a method for manufacturing a crystal resonator.
上記課題を解決するために、本発明の水晶振動子の製造方法は、下記記載の製造方法を採用する。 In order to solve the above problems, the manufacturing method described below is adopted as the manufacturing method of the crystal resonator of the present invention.
本発明の水晶振動子の製造方法は、基部から延設する振動脚を備える外形形状を有し、該振動脚の主平面と側面に電極を備える水晶振動子の製造方法であって、平板形状の水晶板に所定の形状の耐エッチング用マスク部材を形成し、該マスク部材を用いて該水晶板を水晶振動子の漏れ振動の方向が予め見積もれるような形状にエッチングして外形形状を形成する外形形成工程と、振動脚を構成する主平面に、見積もった漏れ振動の方向に基づいてバランス調整をするための切欠部を備える電極を形成する電極形成工程と、電極形成工程で形成された電極をマスクにして振動脚をエッチングするバランス調整工程と、を有することを特徴とする。 A method for manufacturing a crystal resonator according to the present invention is a method for manufacturing a crystal resonator having an outer shape including a vibrating leg extending from a base, and having electrodes on a main plane and side surfaces of the vibrating leg, and having a flat plate shape An etching-resistant mask member having a predetermined shape is formed on the quartz plate, and the outer shape is formed by etching the quartz plate into a shape in which the direction of leakage vibration of the crystal resonator can be estimated in advance using the mask member. Formed in the electrode forming step, the electrode forming step of forming an electrode having a notch for adjusting the balance on the main plane constituting the vibration leg based on the estimated direction of leakage vibration, and the electrode forming step And a balance adjusting step of etching the vibrating leg using the electrode as a mask.
また、外形形成工程は、単一の水晶板に複数の外形形状を形成し、バランス調整工程は、複数の水晶板を一括エッチングすることもできる。 Further, the outer shape forming step can form a plurality of outer shapes on a single crystal plate, and the balance adjusting step can collectively etch the plurality of crystal plates.
また、切欠部を有する電極の幅方向の略中心は、振動脚の幅方向の略中心に対して振動脚の幅方向にずれている形状であってもよい。 In addition, the approximate center in the width direction of the electrode having the notch may be shifted in the width direction of the vibration leg with respect to the approximate center in the width direction of the vibration leg.
また、外形形成工程は、平板形状の水晶板の両面にマスク部材を設け、両面のマスク部材同士は、その大きさを振動脚の幅方向で異ならせることで、形成される水晶振動子の漏れ振動の方向が予め見積もれるようにしてもよい。 In the outer shape forming process, mask members are provided on both sides of a flat plate-shaped quartz plate, and the mask members on both sides are different in size in the width direction of the vibrating legs, thereby leaking the formed crystal resonator. The direction of vibration may be estimated in advance.
また、両面のマスク部材の幅方向の第１の側面のオフセット量をｋ１、第２の側面のオフセット量をｋ２、マスクの位置合わせ精度を±ｐ、第１の側面のエッチング角度をα、第２の側面のエッチング角度をβ、平板形状の水晶板の厚みをｔ、とするとき、第１突出部の長さｃと第２突出部の長さｄは、
ｃ＝ｔ×ｔａｎ（α―９０°）＋ｋ１
ｄ＝ｔ×ｔａｎ（β−９０°）＋ｋ２
ｋ１、ｋ２＞ｐ
の関係を満たすようにしてもよい。
Further, the offset amount of the first side surface in the width direction of the mask members on both sides is k1, the offset amount of the second side surface is k2, the mask alignment accuracy is ± p, the etching angle of the first side surface is α, When the side surface etching angle is β and the thickness of the flat crystal plate is t, the length c of the first protrusion and the length d of the second protrusion are:
c = t × tan (α−90 °) + k1
d = t × tan (β−90 °) + k2
k1, k2> p
The relationship may be satisfied.
また、外形形成工程は、平板形状の水晶板の両面にマスク部材を設け、両面のマスク部材同士は、互いに所定量ずれて配設されることで、形成される水晶振動子の漏れ振動の方向が予め見積もれるようにしてもよい。 Also, in the outer shape forming step, mask members are provided on both sides of a flat plate-shaped quartz plate, and the mask members on both sides are disposed with a predetermined amount shifted from each other, so that the direction of leakage vibration of the formed crystal resonator May be estimated in advance.
また、バランス調整工程の前に、水晶振動子の漏れ量を測定する漏れ量測定工程を有するようにしてもよい。 Moreover, you may make it have the leak amount measurement process of measuring the leak amount of a crystal oscillator before a balance adjustment process.
また、漏れ量測定工程は、単一の水晶板に複数の外形形状を形成してある場合、各々の水晶振動子ごとに漏れ量を測定すると共に、測定した各々の漏れ量と各々の水晶振動子との位置関係情報を計測し、バランス調整工程は、各々の水晶振動子のうち、最も少ない漏れ量をバランス調整の目標値としてエッチング量を決定するようにしてもよい。 In the leakage amount measurement step, when a plurality of external shapes are formed on a single quartz plate, the leakage amount is measured for each quartz resonator, and each leakage amount and each quartz vibration are measured. The positional relationship information with respect to the child may be measured, and the balance adjustment step may determine the etching amount using the smallest leakage amount of each crystal resonator as a balance adjustment target value.
また、漏れ量測定工程は、単一の水晶板に複数の外形形状を形成してある場合、各々の水晶振動子ごとに漏れ量を測定すると共に、測定した各々の漏れ量と各々の水晶振動子との位置関係情報を計測し、バランス調整工程は、各々の水晶振動子の漏れ量の平均値をバランス調整の目標値としてエッチング量を決定することを特徴とする。 In the leakage amount measurement step, when a plurality of external shapes are formed on a single quartz plate, the leakage amount is measured for each quartz resonator, and each leakage amount and each quartz vibration are measured. The positional relationship information with respect to the child is measured, and the balance adjustment step is characterized in that the etching amount is determined using the average value of the leakage amount of each crystal resonator as a balance adjustment target value.
また、漏れ量測定工程は、単一の水晶板に複数の外形形状を形成してある場合、各々の水晶振動子ごとに漏れ量を測定すると共に、測定した各々の漏れ量と各々の水晶振動子との位置関係情報を計測し、バランス調整工程は、各々の水晶振動子の漏れ量の代表値をバランス調整の目標値としてエッチング量を決定するようにしてもよい。 In the leakage amount measurement step, when a plurality of external shapes are formed on a single quartz plate, the leakage amount is measured for each quartz resonator, and each leakage amount and each quartz vibration are measured. The positional relationship information with the child is measured, and the balance adjustment step may determine the etching amount using the representative value of the leakage amount of each crystal resonator as a balance adjustment target value.
また、バランス調整工程は、漏れ量測定工程の測定結果から得られた漏れ量の情報からエッチング量を加工時間に換算して、振動脚のエッチング除去量を決定するようにしてもよい。 Further, the balance adjustment process may determine the etching removal amount of the vibrating leg by converting the etching amount into the processing time from the leakage amount information obtained from the measurement result of the leakage amount measurement step.
また、バランス調整工程による主平面に有するエッチング除去部分は、１つの振動脚に複数個あり、振動脚の断面の振動軸中心を原点としたとき、原点を通り直交する２つの軸で定義される第１象限、第２象限、第３象限、第４象限のうち、原点を挟み対称となる象限に設けるように加工されるようにしてもよい。 Further, there are a plurality of etching removal portions on the main plane by the balance adjustment process, and each vibration leg is defined by two axes perpendicular to each other when the vibration axis center of the cross section of the vibration leg is the origin. The first quadrant, the second quadrant, the third quadrant, and the fourth quadrant may be processed so as to be provided in a quadrant that is symmetrical with respect to the origin.
また、バランス調整工程による主平面に有するエッチング除去量は、振動脚の断面の振動軸中心を原点としたとき、原点を通り直交する２つの軸で定義される第１象限、第２象限、第３象限、第４象限のうち、原点を挟み対称となる象限のエッチング除去量が等しく、隣り合う象限のエッチング除去量が異なるように加工されるようにしてもよい。 Further, the etching removal amount in the main plane by the balance adjustment process is defined by the first quadrant, the second quadrant, the second quadrant defined by two axes that pass through the origin and are orthogonal when the vibration axis center of the cross section of the vibration leg is the origin. Of the three quadrants and the fourth quadrant, the processing may be performed so that the etching removal amounts of the quadrants that are symmetrical with respect to the origin are equal and the etching removal amounts of the adjacent quadrants are different.
本発明の水晶振動子の製造方法によれば、振動子の外形形成後に再エッチングによって振動脚を加工して漏れ振動を調整するので、テープやリュータ等による研削とは異なり、振動子に余分な外力を加えることなく加工でき、振動子の歩留まり低下、信頼性低下等を来すことなく、安定して正確に漏れ振動を調整することができる。 According to the method for manufacturing a crystal resonator of the present invention, since the vibration legs are adjusted by re-etching after forming the external shape of the resonator to adjust the leakage vibration, an extra portion is not added to the resonator unlike grinding with a tape or a router. Processing can be performed without applying an external force, and the leakage vibration can be adjusted stably and accurately without reducing the yield of the vibrator, lowering the reliability, or the like.
また、外形形成工程によって水晶振動子の外形にクセ付けをすることで、水晶振動子の漏れ振動の方向が予め見積もれるので、この漏れ振動の方向に基づいた切欠部を備える電極を駆動脚に形成する。これにより、漏れ振動のバランス調整は、この切欠部を備える電極をマスクとしたエッチング加工で行うことができ、切欠部の大きさや位置、また、エッチング加工時間を調整することで、正確で微細な漏れ振動の調整が可能となり、漏れ振動が高精度に抑制された水晶振動子を製造することができる。 In addition, since the direction of the leakage vibration of the crystal resonator can be estimated in advance by setting the outer shape of the crystal resonator in the outer shape forming process, an electrode having a notch portion based on the direction of the leakage vibration is used as a drive leg. Form. As a result, the balance of the leakage vibration can be adjusted by etching using the electrode having the cutout as a mask, and the size and position of the cutout and the etching processing time can be adjusted to make accurate and fine adjustment. It is possible to adjust the leakage vibration, and it is possible to manufacture a crystal resonator in which the leakage vibration is suppressed with high accuracy.
また、単一の水晶ウェハに形成された複数の水晶振動子に対して一括エッチング加工でバランス調整ができるので、調整工程が簡素化されて工数が削減できると共に、ばらつきが少なく性能が均一で安定した特性の水晶振動子を効率よく大量に製造することができる。 In addition, the balance can be adjusted by batch etching for multiple crystal units formed on a single crystal wafer, which simplifies the adjustment process and reduces man-hours. It is possible to efficiently manufacture a large number of crystal resonators having the above characteristics.
また、本発明によって製造された水晶振動子をジャイロセンサとして用いるならば、漏れ振動に影響されない高精度な振動型ジャイロセンサを実現できる。また、周波数基準用の水晶振動子として用いるならば、ＣＩ値を低く抑えられるので、低消費電力の高性能な周波数基準用水晶振動子を実現できる。 In addition, if the crystal resonator manufactured according to the present invention is used as a gyro sensor, a highly accurate vibration gyro sensor that is not affected by leakage vibration can be realized. Further, when used as a frequency reference crystal resonator, the CI value can be kept low, so that a high-performance frequency reference crystal resonator with low power consumption can be realized.
以下図面に基づいて本発明の実施の形態を詳述する。
［形状の説明：図１］
まず、図１を用いて本発明の製造方法で製造される水晶振動子の一例を説明する。
図１は、水晶振動子を模式的に示した斜視図である。なお、説明に関係のない部分、例えば、水晶振動子をパッケージなどの封止部材に封止する際に導電性接着剤等を付着させる固定部分などは省略してある。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[Description of shape: Fig. 1]
First, an example of a crystal resonator manufactured by the manufacturing method of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a crystal resonator. Note that portions not related to the description, for example, a fixing portion to which a conductive adhesive or the like is attached when the quartz crystal unit is sealed in a sealing member such as a package are omitted.
図１において、１０は本実施形態の水晶振動子の製造方法で製造された水晶振動子である。この水晶振動子１０は、すでに説明した例と同様に水晶ウェハからエッチング加工によって切り出されて形成されるものである。一例として、振動型ジャイロセンサとして用いられる振動子であり、振動脚として２本の駆動脚１１、１２と１本の検出脚１３とを有する三脚音叉型振動子である。なお、水晶振動子１０は、三脚音叉型に限定されず、例えば、二脚音叉型やＴ型音叉、Ｈ型音叉などでもよい。
In FIG. 1,
また、１４は基部であり、駆動脚１１、１２と検出脚１３とは、この基部１４から延設する構造である。２０、２１は駆動脚１１、１２の主平面と側面に形成される駆動電極であり、主平面側の駆動電極２０、２１は切欠部３０を備える。この切欠部３０は、バランス調整工程において、駆動電極２０、２１をマスクにして駆動脚１１、１２を再エッチングするための調整エリア１６を形成するためのものであるが詳細は後述する。また、２２は検出脚１３の主平面と側面とに形成される検出電極である。
Reference numeral 14 denotes a base, and the
このように、駆動脚１１、１２に切欠部３０を形成し、駆動電極２０、２１をマスクにして水晶を再エッチングによってエッチング加工し、調整エリア１６における駆動脚１１、１２の厚みを調整することによって漏れ振動を抑制することが、本発明の大きな特徴である。なお、この水晶振動子１０は、Ｘ軸を幅方向に、Ｙ´軸を長手方向に、Ｚ´軸を厚み方向に構成される。この水晶振動子１０は、後述する実施形態１〜４の製造方法で製造されるすべての水晶振動子に共通である。
In this way, the
［本発明の第１の実施形態の製造工程の全体説明：図１、図２］
次に、図２のフローチャートを用いて、本発明の第１の実施形態の製造工程の概略を各工程順に説明する。なお、各工程の詳細は後述する。また、説明の前提として本実施形態の水晶振動子の製造方法は、単一の水晶ウェハに複数の水晶振動子を形成し、水晶振動子の集合体として一括して製造する製造方法を例示する。もちろん、この集合体による一括製造に限定されるものではなく、１つの水晶ウェハや水晶板に対して１つの水晶振動子を形成する製造方法でも、本発明は適応可能である。
[Overall Description of Manufacturing Process of First Embodiment of the Present Invention: FIGS. 1 and 2]
Next, the outline of the manufacturing process of the first embodiment of the present invention will be described in the order of each process with reference to the flowchart of FIG. Details of each process will be described later. In addition, as a premise of the description, the method for manufacturing a crystal resonator of the present embodiment exemplifies a manufacturing method in which a plurality of crystal resonators are formed on a single crystal wafer and are manufactured collectively as an aggregate of crystal resonators. . Of course, the present invention is not limited to collective manufacturing using this assembly, and the present invention can also be applied to a manufacturing method in which one crystal resonator is formed on one crystal wafer or crystal plate.
ここで、第１の実施形態の特徴は、水晶振動子の外形にクセ付けを行い、水晶振動子の漏れ振動の方向が予め見積もれることに基づいて形成した切欠部を備えた電極をマスクにして、漏れ量測定無しで再エッチングを行い、漏れ振動を抑制することである。 Here, the feature of the first embodiment is that the outer shape of the crystal unit is addicted, and an electrode having a notch formed based on estimating the direction of leakage vibration of the crystal unit in advance is used as a mask. In this case, re-etching is performed without measuring the leakage amount to suppress leakage vibration.
水晶振動子の外形へのクセ付けとは、水晶振動子の漏れ振動の方向を知ることができるような外形形状に水晶振動子の駆動脚の形状を作りこむということである。
例えば、事前に行った実験や、水晶のエッチング異方性を鑑みて、所定の形状に駆動脚を加工するのである。ウェットエッチングで水晶を加工すると、水晶は結晶の方向によってエッチング速度が異なるから、必ず残渣が残る。残渣が生じたとしてもその形状が正しく知りえていれば、水晶振動子の漏れ振動の方向を知ることができるのである。
The habit of attaching the crystal resonator to the outer shape means that the shape of the drive leg of the crystal resonator is formed in an outer shape that allows the direction of leakage vibration of the crystal resonator to be known.
For example, the driving leg is processed into a predetermined shape in view of experiments performed in advance and etching anisotropy of quartz. When quartz is processed by wet etching, the crystal always has a residue because the etching rate varies depending on the crystal direction. Even if a residue is generated, if the shape is known correctly, the direction of the leakage vibration of the crystal unit can be known.
図２において、まず製造工程の最初に単一の水晶板である水晶ウェハに耐エッチング用マスク部材を形成し、複数の水晶振動子片の外形形状が形成される外形形成工程が実施される（ステップＳＴ１）。
耐エッチング用マスク部材は、例えば、金（Ａｕ）を用いることができる。なお、この場合、金の下地にクロム（Ｃｒ）を形成してもよい。つまり、耐エッチング用マスク部材は、積層膜構造であってもよい。このように下地にクロム（Ｃｒ）を用いることで、水晶と金（Ａｕ）との密着性が向上する。このような耐エッチング用マスク部材を形成した後、これをマスクとして、所定のエッチング液を用いて水晶ウェハをエッチングし、水晶振動子片の外形を形成する。
In FIG. 2, first, an outer shape forming step is performed in which an etching-resistant mask member is formed on a crystal wafer, which is a single crystal plate, at the beginning of the manufacturing process, and the outer shapes of a plurality of crystal resonator pieces are formed. Step ST1).
For example, gold (Au) can be used as the etching resistant mask member. In this case, chromium (Cr) may be formed on a gold base. That is, the etching resistant mask member may have a laminated film structure. Thus, by using chromium (Cr) for the base, the adhesion between crystal and gold (Au) is improved. After forming such an etching-resistant mask member, using this as a mask, the crystal wafer is etched using a predetermined etching solution to form the outer shape of the crystal resonator piece.
次に、形成された水晶振動子片の振動脚を構成する主平面または側面に電極を形成する電極形成工程が実施される（ステップＳＴ２）。
この工程で形成される電極は、図１に示す例では、駆動電極２０、２１および検出電極２２である。そして、駆動電極２０、２１には切欠部３０がそれぞれ形成される。
Next, an electrode forming step is performed in which electrodes are formed on the main plane or side surfaces constituting the vibration legs of the formed crystal resonator element (step ST2).
The electrodes formed in this step are the
次に、電極形成工程で形成された電極をマスクにして水晶ウェハを所定量だけ一括エッチングするバランス調整工程が実施される（ステップＳＴ３）。
図１に示す例では、駆動脚１１、１２の調整エリア１６にある水晶がエッチングされる。ここで、バランス調整工程でのエッチング量は、前述のように、発明者の行った実験や外形形状等から残渣のでき方を見積もり、漏れ振動の方向と共に、漏れ量の大きさを見積もり、加工時間に換算してエッチング除去量を決定する。これにより、漏れ量測定等をすることなく、切欠部のエッチング除去量を決定できるので、製造工程が少なく簡素化された水晶振動子の製造方法を実現できる。
Next, a balance adjustment process is performed in which the crystal wafer is collectively etched by a predetermined amount using the electrodes formed in the electrode formation process as a mask (step ST3).
In the example shown in FIG. 1, the crystal in the
次に、漏れ振動調整が終了したならば、各々の水晶振動子は水晶ウェハから切り離され、封止部材に封止されて製品として完成するが、漏れ振動調整後の工程は本発明に直接係わらないので、説明は省略する。 Next, when the leakage vibration adjustment is completed, each crystal resonator is separated from the crystal wafer and sealed with a sealing member to complete a product. The process after the leakage vibration adjustment is directly related to the present invention. Since there is no description, explanation is omitted.
［第１の実施形態の製造工程の詳細説明１：外形形成工程：図１〜図５］
次に、各工程の詳細を説明する。まず、図３を用いて水晶振動子の外形形成工程（ステップＳＴ１）の詳細を説明する。
図３は、水晶ウェハ上に形成される水晶振動子片の振動脚の断面を模式的に示す断面図である。図３は、図１に示した水晶振動子１０が２つ並んだ状態を示すものであって、駆動脚１１、１２と検出脚１３（図３（ｅ）参照）との先端方向から基部１４の方向に向かって見た図である。
[Detailed Description of Manufacturing Process of First Embodiment 1: Outline Forming Process: FIGS. 1 to 5]
Next, details of each step will be described. First, the details of the crystal oscillator outer shape forming step (step ST1) will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of a vibration leg of a crystal resonator piece formed on a crystal wafer. FIG. 3 shows a state in which two
図３（ａ）に示す、所定の板厚に調整された平板形状の単一の水晶板である水晶ウェハ１の両面に、図３（ｂ）に示すように、水晶用のエッチング液に耐性のある金属耐食膜２ａ、２ｂと、その上にフォトレジスト３ａ、３ｂと、を形成する。
図３（ｂ）に示す例では、図面を見やすくするために、金属耐食膜２ａ、２ｂは、単層膜として記載しているが、前述のとおり、金（Ａｕ）とクロム（Ｃｒ）との積層膜を用いることができる。これらの金属膜は、知られている蒸着技術やスパッタ技術を用いて形成することができる。また、フォトレジスト３ａ、３ｂは、知られているスピンコート技術を用いて形成することができる。
As shown in FIG. 3 (b), both surfaces of a
In the example shown in FIG. 3 (b), the metal corrosion resistant films 2a and 2b are described as single-layer films in order to make the drawing easy to see. However, as described above, gold (Au) and chromium (Cr) A laminated film can be used. These metal films can be formed using a known vapor deposition technique or sputtering technique. The photoresists 3a and 3b can be formed using a known spin coating technique.
次に、図３（ｃ）に示すように、振動子パターンがそれぞれ描画された２枚のフォトマスク４ａ、４ｂを水晶ウェハ１の上下に配置し、フォトマスク４ａ、４ｂの上から光（矢印Ｂ）を照射してフォトレジスト３ａ、３ｂを露光する。ここで、一方のフォトマスク４ａは、振動子パターンが正確に描画されたフォトマスクであり、他方のフォトマスク４ｂは、一方のフォトマスク４ａの描画より振動脚の幅方向で所定量だけ大きな振動子パターンが描画される。
Next, as shown in FIG. 3C, two photomasks 4a and 4b each having a transducer pattern drawn thereon are arranged above and below the
次に、図３（ｄ）に示すように、フォトレジスト３ａ、３ｂの現像を行い、形成したレ
ジストパターンをマスクとして金属耐食膜２ａ、２ｂをパターニングし、耐エッチング用マスク部材であるエッチングマスク５ａ、５ｂを形成する。
金属耐食膜２ａ、２ｂを金（Ａｕ）とクロム（Ｃｒ）との積層膜を用いたときは、これら２つの金属膜それぞれをエッチングする。例えば、ヨウ素とヨウ化カリウムとの混合溶液を用いて、金（Ａｕ）をエッチングする。水洗後、硝酸第２セリウムアンモニウム溶液を用いて、クロム（Ｃｒ）をエッチングする。
Next, as shown in FIG. 3D, the photoresists 3a and 3b are developed, and the metal corrosion resistant films 2a and 2b are patterned using the formed resist pattern as a mask, and an
When a metal (Au) and chromium (Cr) laminated film is used as the metal corrosion resistant films 2a and 2b, each of these two metal films is etched. For example, gold (Au) is etched using a mixed solution of iodine and potassium iodide. After washing with water, chromium (Cr) is etched using a ceric ammonium nitrate solution.
ここで、前述したように、フォトマスク４ｂは、フォトマスク４ａの描画より所定量だけ大きな（図３では幅が広く）振動子パターンが描画されているので、水晶ウェハ１の表面のエッチングマスク５ａは、基準パターンとして振動子パターンのマスクが正確に形成されるが、裏面のエッチングマスク５ｂは、図示するようにエッチングマスク５ａよりも振動脚の幅方向で所定量だけ大きなマスクが形成される。なお、基準パターンを裏面のエッチングマスク５ｂとして、大きなマスクを表面のエッチングマスク５ａとしてもよい。
Here, as described above, the photomask 4b has a vibrator pattern drawn larger than the photomask 4a by a predetermined amount (wider in FIG. 3), so the
次に、図３（ｅ）に示すように、フォトレジスト３ａ、３ｂを剥離後、表裏両面にエッチングマスク５ａ、５ｂの形成された水晶ウェハ１を水晶用エッチング液であるフッ酸系のエッチング液に浸漬すると、エッチングマスク５ａ、５ｂに覆われていない部分の水晶が表裏両側から溶解する。その後、エッチングマスク５ａ、５ｂを除去することによって、水晶振動子片の振動脚である駆動脚１１、１２と検出脚１３とが得られる。
水晶用エッチング液は、例えば、フッ酸とフッ化アンモニウムとの混合溶液を用いることができる。
Next, as shown in FIG. 3 (e), after removing the photoresists 3a and 3b, the
As the crystal etching solution, for example, a mixed solution of hydrofluoric acid and ammonium fluoride can be used.
ここで、水晶ウェハ１は、エッチングマスク５ａ、５ｂによって表裏両面からエッチングが進行するが、前述したようにエッチングマスク５ｂは、エッチングマスク５ａよりも大きなマスクが形成されているので、水晶振動子片の外形はエッチングマスク５ａに沿って形成され、外形はエッチングマスク５ｂにほとんど影響されない。これにより、エッチングマスク５ａと５ｂの位置関係が製造上の誤差で多少ずれていたとしても、水晶振動子片の外形は、ほとんど影響を受けない。
Here, the
なお、バランス調整工程におけるエッチング量は、エッチング時間、エッチング液の温度や濃度が重要であるので、これらを適切に管理することが必要である。また、バランス調整工程は、エッチング量を加工時間に換算するだけでなく、エッチング量をエッチング液の温度に換算させて温度を変化させてもよく、または、エッチング量をエッチング液の濃度に換算させてエッチング液の濃度を変化させるなどの方法でもよい。 Note that the etching time and the temperature and concentration of the etching solution are important for the etching amount in the balance adjustment step, and it is necessary to appropriately manage them. In the balance adjustment process, not only the etching amount is converted into the processing time, but the temperature may be changed by converting the etching amount into the temperature of the etching solution, or the etching amount is converted into the concentration of the etching solution. Alternatively, a method such as changing the concentration of the etching solution may be used.
本実施形態の水晶振動子片は、片面のエッチングマスクで外形形成されたことと等価になる。ここで、裏面のエッチングマスク５ｂは水晶ウェハ１の裏面を全て覆うようなベタマスクでもよいが、エッチングマスク５ｂにエッチングマスク５ａより大きな振動子パターンを描画し、表裏両面からエッチングする理由は、エッチング液の淀みを防いで、エッチング加工を正確に、且つ、速やかで行うためである。
The quartz crystal resonator element according to the present embodiment is equivalent to the outer shape formed with the etching mask on one side. Here, the
図３は、図面を見やすくするために、駆動脚１１、１２や検出脚１３には、残渣を設けないように図示している。しかし、実際には、残渣が形成される。
つまり、この片面マスクによるエッチングと等価な外形形成工程で形成した水晶振動子片の断面は、従来例の図２３で示した駆動脚の断面と同様に水晶のエッチング異方性によって上下左右非対称となり、漏れ振動が発生する。しかし、この漏れ振動は、エッチングマスクずれによるものではなく、水晶のエッチング異方性（結晶の方向によってエッチング速度が異なるという特性）によるものであるから、エッチング後の振動脚の断面の形状を見積もることができる。
なお、図３に示す例では、振動脚の断面のみを示しているが、実際にはこの外形形成工
程（ステップＳＴ１）によって、図１に示す水晶振動子１０の外形の全体が形成される。
FIG. 3 shows the
That is, the cross section of the crystal resonator piece formed by the outer shape forming process equivalent to the etching with this single-sided mask is asymmetrical in the vertical and horizontal directions due to the crystal etching anisotropy similar to the cross section of the drive leg shown in FIG. Leakage vibration occurs. However, since this leakage vibration is not due to the etching mask displacement but due to the crystal etching anisotropy (the characteristic that the etching rate varies depending on the crystal direction), the shape of the cross section of the vibration leg after etching is estimated. be able to.
In the example shown in FIG. 3, only the cross section of the vibration leg is shown, but actually, the entire outer shape of the
次に、水晶ウェハ１の両面に配設されるエッチングマスク５ａ、５ｂの大きさの違いの関係を説明する。
図４は表面のエッチングマスク５ａより、裏面のエッチングマスク５ｂが所定量だけ大きなマスクが配設されて外形形成される水晶振動子の駆動脚の一例を示す拡大断面図である。
図４（ａ）と図４（ｂ）との違いは、第２側面に形成される残渣の形状である。図４（ａ）に示す例は、第２側面の残渣による斜面が１つの場合、図４（ｂ）に示す例では、斜面が２つの場合である。
Next, the relationship of the difference in size between the etching masks 5a and 5b disposed on both surfaces of the
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing an example of a drive leg of a crystal resonator that is externally formed with a mask having a back
The difference between FIG. 4A and FIG. 4B is the shape of the residue formed on the second side surface. The example shown in FIG. 4A is a case where there is one slope due to the residue on the second side surface, and the example shown in FIG. 4B is a case where there are two slopes.
図４（ａ）を参照しつつ説明すると、エッチングマスク５ａに対するエッチングマスク５ｂの第１突出部の長さｃと第２突出部の長さｄとは、エッチングマスク５ａとエッチングマスク５ｂとの位置合わせ精度を±ｐ、第１側面のオフセット量ｋ１、第２側面のオフセット量ｋ２、第１側面のエッチング角度をα、第２側面のエッチング角度をβ、水晶ウェハ１の厚みをｔ、とするとき、次式の関係を満たすことが好ましい。
Referring to FIG. 4A, the length c of the first protrusion and the length d of the second protrusion of the
ｃ＝ｔ×ｔａｎ（α−９０°）＋ｋ１
ｄ＝ｔ×ｔａｎ（β−９０°）＋ｋ２
ｋ１＞ｐ、且つ、ｋ２＞ｐ
c = t × tan (α−90 °) + k1
d = t × tan (β−90 °) + k2
k1> p and k2> p
上記の構成によれば、側面のオフセット量ｋ１、ｋ２をマスクの位置合わせ精度ｐより大きい値に設定しておくので、装置のアライメント誤差により表面のエッチングマスク５ａと裏面のエッチングマスク５ｂとに位置ずれが起きた場合にも、第１側面には表面からエッチングされた１つの斜面が形成され、常に一定の残渣が形成される。
また同様に、第２側面にも表面からエッチングされた１つの斜面が形成され常に一定の残渣が形成される。そのため外形形状は常に一定になりマスクずれの影響を受けることが無い。
According to the above configuration, since the side surface offset amounts k1 and k2 are set to a value larger than the mask alignment accuracy p, positions on the front
Similarly, one inclined surface etched from the surface is formed on the second side surface, and a constant residue is always formed. Therefore, the outer shape is always constant and is not affected by mask displacement.
このように、エッチングマスクの設定によって、水晶振動子の駆動脚の断面を所定の形状にすることができるが、図４（ｂ）に示すように、第２側面の残渣を２つの斜面を有するような形状にすることもできる。例えば、そのエッチング時間を変更することで、このような形状にすることができる。
エッチング時間の変更とは、エッチング時間を短くすることである。一例ではあるが、図４（ａ）に示すような形状に加工するエッチング時間よりも、２０％〜３０％程度短くする。
As described above, the cross section of the drive leg of the crystal resonator can be formed into a predetermined shape by setting the etching mask. However, as shown in FIG. 4B, the residue on the second side surface has two inclined surfaces. It can also be made into such a shape. For example, such a shape can be obtained by changing the etching time.
Changing the etching time means shortening the etching time. Although it is an example, it is shorter by about 20% to 30% than the etching time for processing into a shape as shown in FIG.
知られているように、水晶の第２の側面は、Ｚ´軸に対して約２°および２２°の２段階で残渣が形成される。２２°の残渣はエッチングを長く行うとやがて消失していく。よって、エッチング時間が長い場合は図４（ａ）のようになるが、エッチング時間が短い場合は、図４（ｂ）に示すような形状になるのである。 As is known, the second side of the crystal forms a residue in two steps, approximately 2 ° and 22 ° with respect to the Z ′ axis. The 22 ° residue disappears after long etching. Therefore, when the etching time is long, the shape is as shown in FIG. 4A. When the etching time is short, the shape is as shown in FIG. 4B.
図４（ｂ）に示すような形状に加工することは、水晶ウェハ１のエッチング時間を短くするだけではない。例えば、図４（ａ）に示すような形状に加工する水晶ウェハ１の厚みｔよりも厚い水晶ウェハを用いれば、同じエッチング時間であっても、図４（ｂ）に示すような第２側面に２つの斜面を有する形状に加工することができる。一例ではあるが、２０％〜３０％程度その厚さｔが厚い水晶ウェハを用いる。
Processing into a shape as shown in FIG. 4B does not only shorten the etching time of the
このように、水晶振動子の駆動脚の断面を所定の形状にすることは、いくつかの手法があるが、大切なことは、振動脚の断面の形状が見積もれるように加工するということであ
る。残渣の形状を正しく知りえていれば（正しく管理していれば）、水晶振動子の漏れ振動の方向を知ることができるのである。
As described above, there are several methods for making the cross section of the drive leg of the crystal resonator into a predetermined shape, but the important thing is that processing is performed so that the cross section of the vibration leg can be estimated. is there. If you know the shape of the residue correctly (and manage it correctly), you can know the direction of the leakage vibration of the crystal unit.
次に図５は、この外形形成工程によって水晶ウェハ１に形成された複数の水晶振動子片７の様子を説明するために模式的に示す斜視図である。切断線Ｃ−Ｃ´については後述する。
この水晶振動子片７は、エッチングによって溶解された溶解部８から切り出されたように形成され、個々の水晶振動子片７は、水晶ウェハ１と連結部７１によって結合されている。また、連結部７１は、バランス調整が終了した後に切断される部分であって、いわゆる折り取り部と呼ばれる部分である。そして、後工程で連結部７１の部分を切断すると、水晶振動子片７は水晶ウェハ１から分離して図１に示す水晶振動子１０として完成する。
Next, FIG. 5 is a perspective view schematically showing the state of the plurality of
The
なお、図５では、１枚の水晶ウェハ１に６個の水晶振動子片７を形成する例を示しているが、この個数は図５の例に限定されるものではない。水晶振動子片７は、得たい水晶振動子の性能や特性によりそのサイズや形状が選択され、それに伴って水晶ウェハ１のサイズが決まるためである。もちろん、１枚の水晶ウェハ１に形成する水晶振動子片７の数が多ければ、多数の水晶振動子を一括して製造できるため、製造コストを低減することができる。
FIG. 5 shows an example in which six
［第１の実施形態の製造工程の詳細説明２：電極成形工程：図２、図５〜図９］
次に、図６を用いて電極形成工程（ステップＳＴ２）の詳細を説明する。
図６は、図５に示す切断線Ｃ−Ｃ´での断面を模式的に示した断面図であって、駆動脚１１、１２と検出脚１３との断面を示した図である。なお、図６〜図８については、図面を見やすくするために残渣を省略している。
[Detailed Description of Manufacturing Process of First Embodiment 2: Electrode Forming Process: FIGS. 2, 5 to 9]
Next, details of the electrode formation step (step ST2) will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a cross section taken along the section line CC ′ shown in FIG. 5, and shows a cross section of the
駆動脚１１、１２の断面形状は、図２３を用いて説明したとおり、片面のエッチングマスクが大きいことによって、水晶のエッチング異方性によって上下左右非対称となる。このエッチング異方性による上下左右非対称は、＋Ｘ側の側面がＺ´軸に対して約２°の角度を成し、−Ｘ側の側面がＺ´軸に対して約１°の角度を成すので、形成される水晶振動子の外形にクセ付けを行い、漏れ振動の方向を予め見積もることができる。つまり、駆動脚１１、１２の形状からくる漏れ振動の方向を予測できるため、それに基づいて切欠部を設けるのである。以下、順に製造工程を詳述する。
As described with reference to FIG. 23, the cross-sectional shapes of the driving
図６（ａ）に示す、駆動脚１１、１２と検出脚１３との表面に、図６（ｂ）に示すように、金属膜８０と、その上にフォトレジスト８１と、を形成する。
図６（ｂ）に示す例では、図面を見やすくするために、金属膜８０は、単層膜として記載しているが、クロム（Ｃｒ）を下地にしてその上に金（Ａｕ）を設ける積層膜とすることができる。
金属膜８０は、知られている蒸着技術やスパッタ技術を用いて形成することができる。また、フォトレジスト８１は、知られているスプレー法や電着法などを用いて形成することができる。
As shown in FIG. 6B, a
In the example shown in FIG. 6B, the
The
次に図６（ｃ）に示すように、駆動脚１１、１２と検出脚１３とに設ける電極の形状がそれぞれ描画された２枚のフォトマスク９０ａ、９０ｂを水晶ウェハ１の上下に配置し、フォトマスク９０ａ、９０ｂの上から光（矢印Ｂ）を照射してフォトレジスト８１を露光する。なお、図６（ｃ）では、光を斜めから照射する、いわゆる斜め露光を行う例を示している。
Next, as shown in FIG. 6C, two photomasks 90a and 90b on which the shapes of the electrodes provided on the
次に、図６（ｄ）に示すように、フォトレジスト８１の現像を行い、形成したレジストパターンをマスクとして金属膜８０をパターニングし、駆動電極２０ａ、２０ｂ、２０ｃ
、２０ｄ、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄと検出電極２２ａ、２２ｂ、ＧＮＤ電極２２ｃとを形成する。
Next, as shown in FIG. 6D, the photoresist 81 is developed, the
, 20d, 21a, 21b, 21c, 21d, detection electrodes 22a, 22b, and a GND electrode 22c.
ここで、図７を用いて各電極の接続例を説明する。
図７は、電極形成工程によって振動脚である駆動脚１１、１２と検出脚１３とに形成される電極の接続の一例を示す図である。
駆動脚１１の主平面である対向する２面に駆動電極２０ａ、２０ｂが形成され、駆動脚１２の主平面である対向する２面に駆動電極２１ｃ、２１ｄが形成されている。また、駆動脚１１の側面である対向する２面に駆動電極２１ａ、２１ｂが形成され、駆動脚１２の側面である対向する２面に駆動電極２０ｃ、２０ｄが形成されている。
Here, a connection example of each electrode will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of connection of electrodes formed on the driving
Drive electrodes 20 a and 20 b are formed on two opposing surfaces that are the main plane of the
これらの駆動電極２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは、それぞれ電気的に接続されて駆動電極端子２３として外部に出力している。また、駆動電極２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄも、それぞれ電気的に接続されて駆動電極端子２４として外部に出力している。
These drive electrodes 20a, 20b, 20c, and 20d are electrically connected to each other and output to the outside as
また、検出脚１３には、その角の部分に対となる検出電極２２ａ、２２ｂが形成され、それぞれ検出電極端子２５、２６として外部に出力している。また、検出電極２２ａ、２２ｂに対向する面のＧＮＤ電極２２ｃは、ＧＮＤ電極端子２７として外部に出力しており、図示しない回路のＧＮＤ（０Ｖ）に接続している。
もちろん、図７に示す電極構造または電極同士の接続構造は、これに限定されず、水晶振動子の仕様に応じて任意に決定することができる。
The
Of course, the electrode structure shown in FIG. 7 or the connection structure between the electrodes is not limited to this, and can be arbitrarily determined according to the specifications of the crystal resonator.
次に図８は、図５で示した水晶ウェハ１に形成される水晶振動子片７のひとつの上面図であり、切欠部３０の一例を示している。図８において、水晶振動子片７の駆動脚１１、１２の主平面の表面側には駆動電極２０ａ、２１ｃが形成され、この駆動電極２０ａ、２１ｃはバランス調整を行う調整エリア１６を形成するための切欠部３０を備えている。
この切欠部３０は、図８に示す例では、駆動電極２０ａ、２１ｃの片辺全部に駆動電極２０ａ、２１ｃの長手方向に沿って細長く形成される。すなわち、この切欠部３０は、その幅方向の略中心Ｃ２が駆動脚１１、１２の幅方向の略中心Ｃ１に対して駆動脚１１、１２の幅方向にずれて形成される。なお、この調整エリア１６には、電極２０ａ、２１ｃが無く水晶面が露出している。
Next, FIG. 8 is a top view of one
In the example shown in FIG. 8, the
この水晶面が露出した調整エリア１６は、後工程であるバランス調整工程による再エッチングによってその水晶表面が溶解し、駆動脚１１、１２の断面形状が調整されて漏れ振動が抑制される。なお、図８に示す例では、切欠部３０は漏れ振動の方向に基づいて駆動脚１１、１２の−Ｘ軸方向の端部（図面上、駆動脚１１、１２の左端部）に設ける例を示したが、これは一例であり、切欠部３０は漏れ振動の方向に基づいて反対側の＋Ｘ軸方向の端部に設けることもある。
In the
いずれにしても、切欠部３０の略中心Ｃ２は、駆動脚１１、１２の幅方向の略中心Ｃ１からずれていなければならない。
In any case, the approximate center C2 of the
これは、この電極形成工程により形成された電極をマスクとして、ステップＳＴ４のバランス調整工程にて水晶をエッチングしてバランス調整するのであるが、切欠部３０は、駆動脚１１、１２がエッチングにより水晶振動子のバランスが変わるような部分に設けなくてはならないからである。なお、図８で示す切欠部３０は、駆動電極２０ａ、２１ｃの片辺全部に形成されるので、駆動脚１１、１２のエッチング除去量を大きくでき、漏れ量が比較的大きな水晶振動子の調整が可能である。
This is because the electrode formed in this electrode formation process is used as a mask to adjust the balance by etching the crystal in the balance adjustment process in step ST4. This is because it must be provided in a portion where the balance of the vibrator changes. 8 is formed on one side of each of the drive electrodes 20a and 21c, the amount of etching removal of the
また、図８で示す切欠部３０は、駆動電極２０ａ、２１ｃの片側一辺の端側に形成され
る例を示したが、その形状は、さらに図面に向かって右側方向に広げるようにしてもかまわない。このような広い面積の切欠部を設けることで、漏れ量の調整範囲を更に拡大することができる。
ただし、切欠部３０が、振動脚の中心線Ｃ１よりも右側に及ぶと、バランス調整に関して逆側の効果が生じ、調整範囲が狭くなってしまうことを考慮する必要がある。
In addition, the example in which the
However, it is necessary to consider that when the
図９は、水晶振動子片７の上面図の一部であり、電極に備えられる切欠部３０の他の例を示している。図９（ａ）は、駆動電極２０ａ、２１ｃの一部に切欠部３０が形成され、図９（ｂ）は、駆動電極２０ａ、２１ｃの一部をくり抜くように切欠部３０が形成されている。そして、これらの切欠部３０は、図８と同様に、その幅方向の略中心Ｃ２が駆動脚１１、１２の幅方向の略中心Ｃ１に対して駆動脚１１、１２の幅方向にずれて形成される。
FIG. 9 is a part of a top view of the crystal
なお、図９に示す切欠部３０の形状は略矩形であるが、この形状に限定されず、切欠部３０の形状は円形や楕円などでもよいし、複数あってもよい。また、図９（ａ）、図９（ｂ）の切欠部３０は、電極の一部だけに形成されるので、駆動脚１１、１２のエッチング除去量は少なく、漏れ量が比較的小さい水晶振動子の調整に有利である。
Although the shape of the
さらにまた、図９に示すような駆動電極２０ａ、２１ｃの一部に切欠部３０が形成される場合、面積が同じ切欠部３０であれば、水晶振動子片７の駆動脚１１、１２の先端付近に設ける切欠部３０は調整量が小さく、駆動脚１１、１２の根本付近に設ける切欠部３０は調整量が大きくなる。
このように、切欠部３０を設ける位置を変えることにより、調整量を変更することができるのである。
Furthermore, when the
Thus, the adjustment amount can be changed by changing the position where the
［第１の実施形態の製造工程の詳細説明３：バランス調整工程：図２、図８〜図１０］
次に、図１０基づいてバランス調整工程（ステップＳＴ３）を説明する。
このバランス調整工程は、前工程である電極形成工程で駆動脚１１、１２の駆動電極が所定形状に形成された後、この駆動電極をマスクにして水晶ウェハ１を再び一括エッチングし、水晶振動子片７の駆動脚１１、１２の断面形状を修正して振動のバランス調整を行い、漏れ量を調整して水晶振動子片７の漏れ振動を抑制する工程である。
[Detailed Description of Manufacturing Process of First Embodiment 3: Balance Adjustment Process: FIGS. 2, 8 to 10]
Next, the balance adjustment process (step ST3) will be described with reference to FIG.
In this balance adjustment process, after the drive electrodes of the
図１０は、水晶ウェハ１に形成された水晶振動子片７の一方の駆動脚１１の断面を模式的に示す断面図であり、図８の切断線Ｄ−Ｄ´での断面から駆動脚１１の部分を拡大した図である。この断面形状は前述したとおり、片面のエッチングマスクが大きいことによってマスクずれの影響は受けないが水晶のエッチング異方性によって上下左右非対称となる。
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of one
このようにクセ付けされた形状によって、駆動脚１１の主軸３５（破線）は図示するようにＸ軸に対してズレ角θ３の傾きを持ち、予め見積もれる方向の漏れ振動が発生する。
Due to the shape that has been set in this manner, the main shaft 35 (broken line) of the
この漏れ振動の方向に基づいて図８や図９に示すように、駆動脚１１、１２の駆動電極２０ａ、２１ｃに切欠部３０を設けるのである。図１０に示す駆動脚１１は、その主平面の駆動電極２０ａ、２０ｂの端部に切欠部３０ａ、３０ｂが形成される。ここで、表面側の切欠部３０ａは、その幅方向の略中心が駆動脚１１の幅方向の略中心に対して−Ｘ軸の幅方向にずれて形成される。また、裏面側の切欠部３０ｂは、その幅方向の略中心が駆動脚１１の幅方向の略中心に対して＋Ｘ軸の幅方向にずれて形成される。
Based on the direction of this leakage vibration, as shown in FIG. 8 and FIG. 9, the
この切欠部３０ａによって露出した駆動脚の水晶部分が調整エリア１６ａであり、切欠部３０ｂによって露出した部分が調整エリア１６ｂである。 The crystal part of the driving leg exposed by the notch 30a is the adjustment area 16a, and the part exposed by the notch 30b is the adjustment area 16b.
そして、この切欠部３０ａ、３０ｂで露出した水晶振動子片の表面が、バランス調整工程によって一括して再エッチングされてエッチング除去され、除去部分１７ａ、１７ｂが形成される（図中破線部分）。図１０に示す例では、表面側が１７ａであり、裏面側が１７ｂである。これら除去部分により駆動脚１１の厚みが減少する。
Then, the surface of the crystal resonator element exposed at the notches 30a and 30b is collectively etched again by the balance adjustment process and removed by etching to form removed portions 17a and 17b (broken lines in the figure). In the example shown in FIG. 10, the front side is 17a and the back side is 17b. These removed portions reduce the thickness of the
ここで、切欠部３０ａ、３０ｂのエッチング量（除去部分１７ａ、１７ｂ）は、前述のように、発明者の行った実験や水晶振動子の外形形状から残渣のでき方を考慮して、漏れ振動の方向と共に、漏れ量の大きさを見積もり、エッチングの加工時間に換算してエッチング除去量を決定する。
例えば、実験で用いた水晶加工のエッチング液と同一のエッチング液を使い、そのエッチング液の温度なども同一にしておく。そうすると、漏れ量の大きさの見積もりができていれば、これから加工すべき水晶振動子は、エッチングの加工時間の管理だけで、エッチング除去量を管理することができるのである。
Here, as described above, the etching amount (removal portions 17a and 17b) of the notches 30a and 30b is considered as leakage vibration in consideration of how the residue is formed based on the experiment conducted by the inventor and the external shape of the crystal resonator. The amount of leakage is estimated along with the direction, and the etching removal amount is determined in terms of the etching processing time.
For example, the same etching solution as the crystal processing etching solution used in the experiment is used, and the temperature of the etching solution is kept the same. Then, if the amount of leakage can be estimated, the crystal resonator to be processed from now on can manage the etching removal amount only by managing the etching processing time.
また、除去部分１７ａ、１７ｂは、図１０において、駆動脚１１の断面の図心を原点Ｐとし、この原点Ｐを通り直交する２つの軸ｘ、ｙで定義される第１象限、第２象限、第３象限、第４象限のうち、原点Ｐを挟み対称となる象限に形成される。
Further, the removed portions 17a and 17b have a first quadrant and a second quadrant defined by two axes x and y passing through the origin P and orthogonal to each other with the origin P as the centroid of the cross section of the
切欠部３０ａ、３０ｂによるエッチング除去量は、原点Ｐを挟み対称となる象限のエッチング除去量が等しいこともあり、隣り合う象限のエッチング除去量が異なるように加工されることもある。 The etching removal amount by the notches 30a and 30b may be equal to the etching removal amount in the quadrant that is symmetrical with respect to the origin P, or may be processed so that the etching removal amount in the adjacent quadrants is different.
また、図１０に示す除去部分１７ａ、１７ｂは、一例として第２象限と第４象限とに形成されるが、これは、図面右下の残渣が図面左下の残渣よりも大きく形成されており、この第４象限部分の水晶およびそれと同等な効果のある第２象限部分の水晶を削ればバランスの調整ができるような形状をしているためである。またもし、残渣の形成が左右逆になるような場合は、図示しないが切欠部３０ａ、３０ｂを、第１象限と第３象限とに形成すれば駆動脚１１の主軸の傾きを修正することができる。
In addition, the removal portions 17a and 17b shown in FIG. 10 are formed in the second quadrant and the fourth quadrant as an example. This is because the residue in the lower right of the drawing is larger than the residue in the lower left of the drawing, This is because the shape of the fourth quadrant portion and the second quadrant portion having the same effect as that of the fourth quadrant portion are shaped so that the balance can be adjusted. If the formation of the residue is reversed left and right, although not shown, if the notches 30a and 30b are formed in the first quadrant and the third quadrant, the inclination of the main axis of the
なお、図１０において、除去部分１７ａ、１７ｂは、駆動脚１１の主平面から側面にまたがるように、駆動脚の角部がエッチング除去されるように設けている例を示したが、エッチング除去部分は主平面にのみ設けるようにしてもよい。例えば、図９（ｂ）に示した電極２０ａ、２１ｃの切欠部３０の場合は、主平面のみがエッチング除去される。
10 shows an example in which the removed portions 17a and 17b are provided such that the corners of the drive legs are etched away so as to extend from the main plane to the side surfaces of the
このように本発明は、切欠部によるエッチング除去部分を主軸の傾きに応じて駆動脚の断面中心に対して偏らせて形成することで、駆動脚の主軸の傾きを修正して漏れ振動を抑制することができる。また、以上の説明は、駆動脚１１について説明したが、駆動脚１２についても同様である。
As described above, the present invention corrects the inclination of the main axis of the driving leg and suppresses the leakage vibration by forming the etching removal portion by the notch part with the inclination of the main axis according to the inclination of the main axis. can do. Further, the above description has been made on the
また、すでに説明した例による切欠部３０は、駆動脚１１の表面の切欠部３０ａと、裏面の切欠部３０ｂと、の両面に形成されているが、これに限定されず、漏れ量が少ない場合は、表面または裏面のどちらか一方に切欠部３０を形成してもよい。これにより、さらに微細な漏れ量の調整を実現することができる。
Further, the
以上のように第１の実施形態によれば、水晶振動子の外形形成後、電極形成後に、再エッチングによって振動脚を加工して漏れ量を調整し、漏れ振動を抑制することができる。これにより、水晶振動子に余分な外力を加えることなく漏れ振動の調整ができるので、水晶振動子の歩留まり低下や信頼性低下等を招くことが無く、安定して正確に漏れ振動を調整する水晶振動子の製造方法を提供することができる。 As described above, according to the first embodiment, after the outer shape of the crystal unit is formed, and after the electrodes are formed, the vibration legs can be processed by re-etching to adjust the leakage amount, thereby suppressing the leakage vibration. This makes it possible to adjust the leakage vibration without applying extra external force to the crystal unit, so that the crystal unit can stably and accurately adjust the leakage vibration without reducing the yield or reliability of the crystal unit. A method for manufacturing a vibrator can be provided.
また、水晶ウェハの表裏両面に配設するエッチングマスク同士の大きさを異ならせることで、片面マスクで幅が規定されるエッチングによって水晶振動子の外形にクセ付けして漏れ振動の方向を予め見積もれるので、この漏れ振動の方向に基づいた切欠部を備える電極を駆動脚に形成することができる。 In addition, by making the size of the etching masks arranged on both the front and back sides of the quartz wafer different from each other, the direction of the leakage vibration can be estimated in advance by adding to the outer shape of the quartz crystal by etching whose width is defined by the single-sided mask. Therefore, an electrode having a notch portion based on the direction of this leakage vibration can be formed on the drive leg.
また、残渣の実験結果や外形形状からクセ付けによる残渣のでき方を見積もれるので、漏れ振動の方向と共に、漏れ量の大きさを見積もることができる。この結果、漏れ量測定等をすることなく、見積もった漏れ量の大きさを直接加工時間に換算して切欠部のエッチング除去量を決定できるので、所定値内に漏れ量を調整した水晶振動子を簡素化された製造工程によって極めて短時間に効率よく製造することができる。 In addition, since the manner in which the residue is formed due to the habit can be estimated from the experimental result and the outer shape of the residue, it is possible to estimate the amount of leakage along with the direction of leakage vibration. As a result, it is possible to determine the amount of etching removal by converting the estimated amount of leakage directly into the processing time without measuring the amount of leakage, etc., so the crystal resonator with the amount of leakage adjusted within a predetermined value Can be efficiently manufactured in a very short time by a simplified manufacturing process.
また、水晶ウェハに形成された複数の水晶振動子に対して、再エッチングによって一括して漏れ振動調整するので、調整工数を大幅に削減でき、漏れ振動の少ない水晶振動子を効率よく大量に製造することができる。 In addition, leak vibration adjustment is performed collectively by re-etching for multiple crystal resonators formed on a crystal wafer, greatly reducing the number of man-hours for adjustment and producing large amounts of crystal resonators with low leakage vibration efficiently. can do.
なお、この第１の実施形態は、水晶ウェハごとの漏れ量のばらつきが少ない場合に、製造工程を簡素化できるので、効率よく多くの水晶振動子を製造する場合に好適である。 The first embodiment is suitable for efficiently manufacturing a large number of crystal resonators because the manufacturing process can be simplified when there is little variation in the leakage amount for each crystal wafer.
次に本発明の水晶振動子の製造方法の第２の実施形態を説明する。なお、第２の実施形態の特徴は、水晶振動子にクセ付けをして外形形成を行った後、水晶振動子の漏れ量を測定し、その漏れ量に基づいてバランス調整のためのエッチング量を決定することである。なお、第２の実施形態の製造方法は、第１の実施形態に対して一部が異なるだけであるので、同一要素には同一番号を付し、重複する説明は一部省略する。 Next, a second embodiment of the method for manufacturing a crystal resonator according to the present invention will be described. The feature of the second embodiment is that the amount of leakage of the crystal resonator is measured after the crystal resonator has been shaped and the outer shape is formed, and the etching amount for balance adjustment based on the amount of leakage is measured. Is to decide. Note that the manufacturing method of the second embodiment is only partially different from that of the first embodiment, and therefore, the same elements are denoted by the same reference numerals, and a duplicate description is partially omitted.
［本発明の第２の実施形態の製造工程の全体説明：図１１］
図１１のフローチャートを用いて、本発明の第２の実施形態の製造工程の概略を各工程順に説明する。なお、各工程の詳細は後述する。また、説明の前提として本実施形態の水晶振動子の製造方法は、単一の水晶ウェハに複数の水晶振動子を形成し、水晶振動子の集合体として一括して製造する製造方法を例示する。
[Overall Description of Manufacturing Process of Second Embodiment of the Present Invention: FIG. 11]
The outline of the manufacturing process of the second embodiment of the present invention will be described in the order of each process, using the flowchart of FIG. Details of each process will be described later. In addition, as a premise of the description, the method for manufacturing a crystal resonator of the present embodiment exemplifies a manufacturing method in which a plurality of crystal resonators are formed on a single crystal wafer and are manufactured collectively as an aggregate of crystal resonators. .
図１１において、外形形成工程（ステップＳＴ１１）と電極形成工程（ステップＳＴ１２）は、第１の実施形態の外形形成工程（ステップＳＴ１）と電極形成工程（ステップＳＴ２）と同様であるので、説明は省略する。 In FIG. 11, the outer shape forming step (step ST11) and the electrode forming step (step ST12) are the same as the outer shape forming step (step ST1) and the electrode forming step (step ST2) of the first embodiment. Omitted.
次に、水晶ウェハに形成された各々の水晶振動子片を駆動して、漏れ振動の漏れ量を測定する漏れ量測定工程が実施される（ステップＳＴ１３）。
なお、漏れ量測定工程は、水晶ウェハに形成される全ての水晶振動子片の漏れ量を測定するとよいが、漏れ量のばらつきが少ない場合などは、抜き取りなどで漏れ量の測定を行ってもよい。
Next, a leakage amount measurement process is performed in which each quartz resonator piece formed on the quartz wafer is driven to measure the leakage amount of leakage vibration (step ST13).
In the leakage measurement process, it is better to measure the leakage of all crystal resonator pieces formed on the quartz wafer. However, if there is little variation in the leakage, the leakage can be measured by sampling. Good.
次に、電極形成工程で形成された電極をマスクにして水晶ウェハを漏れ量に応じて所定量だけ一括エッチングするバランス調整工程が実施される（ステップＳＴ１４）。
図１に示す例では、切欠部３０の駆動脚１１、１２の調整エリア１６にある水晶がエッチングされる。なお、バランス調整工程における一括エッチングは、第２の実施形態では、１回のみ行うものである。
Next, a balance adjustment step is performed in which the crystal wafer is collectively etched by a predetermined amount according to the leakage amount using the electrodes formed in the electrode formation step as a mask (step ST14).
In the example shown in FIG. 1, the crystal in the
次に、漏れ振動調整が終了したならば、各々の水晶振動子は水晶ウェハから切り離され、封止部材に封止されて製品として完成するが、漏れ振動調整後の工程は本発明に直接係
わらないので、説明は省略する。
Next, when the leakage vibration adjustment is completed, each crystal resonator is separated from the crystal wafer and sealed with a sealing member to complete a product. The process after the leakage vibration adjustment is directly related to the present invention. Since there is no description, explanation is omitted.
［第２の実施形態の製造工程の詳細説明１：漏れ量測定工程：図７、図１１、図１２］
次に、各工程の詳細説明を行うが、外形形成工程（ステップＳＴ１１）と電極形成工程（ステップＳＴ１２）とは、第１の実施形態と同様であるので、説明は省略する。
[Detailed Description of Manufacturing Process of Second Embodiment 1: Leakage Measurement Process: FIGS. 7, 11, and 12]
Next, each process will be described in detail, but the outer shape forming process (step ST11) and the electrode forming process (step ST12) are the same as those in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
図１２を用いて第２の実施形態の特徴である漏れ量測定工程（ステップＳＴ１３）の詳細を説明する。
図１２は、漏れ量測定工程を実施するための漏れ量測定システムの一例を示している。図１２において、７ａ〜７ｆは水晶振動子片である。水晶振動子片７ａ〜７ｆが形成された水晶ウェハ１は、ＸＹステージ６０に載せられ固定されている。６１は複数の電極端子６２を有するプローブであり、ＸＹステージ６０の上部に配設されている。このプローブ６１の電極端子６２は、水晶ウェハ１の水晶振動子片７ａ〜７ｆに形成される駆動電極端子２３、２４と検出電極端子２５、２６、及びＧＮＤ電極端子２７（図７参照）に電気的に接触する。
Details of the leakage amount measurement step (step ST13), which is a feature of the second embodiment, will be described with reference to FIG.
FIG. 12 shows an example of a leakage amount measuring system for performing the leakage amount measuring step. In FIG. 12, reference numerals 7a to 7f denote crystal resonator pieces. The
また、６３は漏れ量測定を制御する制御部であり、プローブ６１と接続ケーブル６４とを介して接続している。６５はＸＹステージ６０を駆動する駆動部であり、制御部６３からの制御信号に基づいてＸＹステージ６０を駆動し、水晶ウェハ１をＸ方向、又はＹ方向に移動して、プローブ６１が全ての水晶振動子片のそれぞれの電極に接触できるように動作する。また、６６は情報を記憶するメモリであり、制御部６３に接続されて、水晶ウェハ１のすべての水晶振動子片７の漏れ量情報をそれぞれの水晶振動子片の位置情報と共に記憶する。
Reference numeral 63 denotes a control unit for controlling leakage amount measurement, which is connected via a probe 61 and a
次に、漏れ量測定システムの動作を説明する。図１２において、制御部６３は駆動部６５に制御信号を送ってＸＹステージ６０を駆動し、水晶ウェハ１に形成される所定の水晶振動子片７ａ〜７ｆの電極がプローブ６１の直下に位置するように水晶ウェハ１を移動させる。図１０に示す例では、水晶振動子片７ｆがプローブ６１の真下に位置している。
Next, the operation of the leakage amount measurement system will be described. In FIG. 12, the control unit 63 sends a control signal to the drive unit 65 to drive the
次に、プローブ６１は図示しない昇降手段によって降下し、電極端子６２が水晶振動子片７ｆの電極に接触する。次に、制御部６３は、水晶振動子片７ｆを振動させる駆動信号を接続ケーブル６４を介してプローブ６１に送り、水晶振動子片７ｆの駆動電極端子２３、２４に駆動信号が供給されて水晶振動子片７ｆは振動を開始する。
Next, the probe 61 is lowered by lifting means (not shown), and the electrode terminal 62 contacts the electrode of the
次に、制御部６３は、水晶振動子片７ｆの検出電極端子２５、２６から検出信号をプローブ６１を介して入力し、この検出信号から漏れ信号成分を検出して、その漏れ量を水晶振動子片７ｆの位置関係情報と共にメモリ６６に記憶する。
すなわち、この漏れ量測定工程の測定結果は、測定した水晶振動子片の漏れ量と、その水晶振動子片の位置関係情報と、で構成している。なお、水晶振動子片の位置関係情報は、ＸＹステージ６０の所定の原点からのＸ軸位置、Ｙ軸位置として計測される位置情報である。また、漏れ量測定は当然であるが角速度を印加しない状態で行われる。
Next, the control unit 63 inputs a detection signal from the
That is, the measurement result of this leakage amount measurement step is composed of the measured leakage amount of the crystal resonator piece and the positional relationship information of the crystal resonator piece. Note that the positional relationship information of the crystal resonator element is position information measured as an X-axis position and a Y-axis position from a predetermined origin of the
次に、制御部６３は、ひとつの水晶振動子片の漏れ量測定が終わったならば、駆動部６５に制御信号を送ってＸＹステージ６０を駆動し、隣に位置する水晶振動子片の電極がプローブ６１の直下に位置するように水晶ウェハ１を移動させる。例えば、水晶振動子片７ｆの測定が終了したならば、隣の水晶振動子片７ｅがプローブ６１の真下に位置するようにＸＹステージ６０を駆動する。
以降、水晶ウェハ１に形成される水晶振動子片を順次駆動して漏れ量を測定し、水晶振動子片７ａ〜７ｆの個々の漏れ量と位置関係情報とをメモリ６６に記憶する。この場合、メモリ６６には、６つの水晶振動子片の漏れ量と、それに対応した６つの水晶振動子片の
位置関係情報と、が記憶される。
Next, when the leakage amount measurement of one crystal resonator piece is finished, the control unit 63 sends a control signal to the drive unit 65 to drive the
Thereafter, the crystal resonator pieces formed on the
また、水晶ウェハ１に設けてある水晶振動子片の全ての漏れ量を測定しなくてもよい。
例えば、水晶ウェハ１の漏れ量のばらつきが少ないと予測できる場合は、水晶振動子片７ａを測定し、その漏れ量が水晶振動子片７ｂ〜７ｆの漏れの代表値だと仮定することもできるのである。このような仮定は、過去に測定した水晶ウェハや他の水晶ウェハの情報、例えば、水晶ウェハ１の膜厚や外形形成工程（ステップＳＴ１１）のエッチング条件などを用いることでなすことができる。この場合、メモリ６６には、１つの水晶振動子片の漏れ量と、６つそれぞれの水晶振動子片の位置関係情報と、が記憶される。
Further, it is not necessary to measure the entire amount of leakage of the crystal resonator piece provided on the
For example, when it can be predicted that the variation in the leakage amount of the
この漏れ量測定工程で得た各々の水晶振動子片の漏れ量情報と位置関係情報とを基にして、後工程であるバランス調整工程で再エッチングを行い漏れ量を調整する。そして、バランス調整工程でのエッチング量の目標値は、水晶ウェハの中で最も少ない値の漏れ量とする方法や、水晶ウェハの中のすべての水晶振動子片の漏れ量の平均値とする方法や、水晶ウェハの中の特定の水晶振動子片の漏れ量を代表値とするなどの方法がある。 Based on the leakage amount information and positional relationship information of each crystal resonator piece obtained in this leakage amount measurement step, re-etching is performed in the balance adjustment step, which is a subsequent step, to adjust the leakage amount. Then, the target value of the etching amount in the balance adjustment process is a method of making the leakage amount of the smallest value in the crystal wafer, or a method of making the average value of the leakage amounts of all the crystal resonator pieces in the crystal wafer Alternatively, there is a method in which the leakage amount of a specific crystal resonator piece in the crystal wafer is used as a representative value.
ここで、最も少ない値の漏れ量をバランス調整の目標値とするならば、エッチングし過ぎて不良品を出すという問題を防ぐことができる。また、水晶ウェハの中の水晶振動子片の平均値をバランス調整の目標値とするならば、水晶ウェハの個々の水晶振動子片の漏れ振動を平均的に調整することができる。また、特定の水晶振動子片の漏れ量を代表値としてバランス調整の目標値とすることは、水晶ウェハ内の漏れ量のばらつきが少ないときに、漏れ量測定を簡素化できるので、有効である。 Here, if the leakage amount having the smallest value is set as the target value for balance adjustment, it is possible to prevent the problem of producing a defective product due to excessive etching. Further, if the average value of the crystal oscillator pieces in the crystal wafer is set as the target value for balance adjustment, the leakage vibration of the individual crystal oscillator pieces of the crystal wafer can be adjusted on average. Moreover, it is effective to use the leakage amount of a specific crystal resonator piece as a representative value as a target value for balance adjustment because the leakage amount measurement can be simplified when there is little variation in the leakage amount in the crystal wafer. .
［第２の実施形態の製造工程の詳細説明２：バランス調整工程：図１０］
次に、第２の実施形態のバランス調整工程（ステップＳＴ１４）は、基本的に第１の実施形態のバランス調整工程（ステップＳＴ３、図１０）と同様である。
[Detailed Description of Manufacturing Process of Second Embodiment 2: Balance Adjustment Process: FIG. 10]
Next, the balance adjustment process (step ST14) of the second embodiment is basically the same as the balance adjustment process (step ST3, FIG. 10) of the first embodiment.
このバランス調整工程（ステップＳＴ１４）における切欠部３０ａ、３０ｂ（図１０参照）のエッチング量は、前述のように、前工程である漏れ量測定工程（ステップＳＴ１３）で得た各々の水晶振動子片の漏れ量情報に基づいてエッチング量を加工時間に換算して、振動脚のエッチング除去量を決定する。そして、エッチング除去量が決定したならば、その換算された加工時間を１回のバランス調整工程によって実施する。 As described above, the etching amount of the notches 30a and 30b (see FIG. 10) in the balance adjustment process (step ST14) is the respective crystal resonator element obtained in the leakage amount measurement process (step ST13) which is the previous process. Based on the leakage amount information, the etching amount is converted into the processing time, and the etching removal amount of the vibration leg is determined. When the etching removal amount is determined, the converted processing time is carried out by one balance adjustment process.
以上のように、本発明の第２の実施形態によれば、水晶振動子にクセ付けをして外形形成を行った後、水晶振動子の漏れ量を測定し、その漏れ量に基づいてエッチング除去量を決定してバランス調整を行うので、１枚１枚の水晶ウェハに対して適切なバランス調整を行うことが可能となり、正確に漏れ量が調整された高性能の水晶振動子の製造方法を提供することができる。また、漏れ量測定工程とバランス調整工程は、共に１回ずつ行うだけであるので、製造工程が簡素化されて水晶振動子を短時間に製造することができる。 As described above, according to the second embodiment of the present invention, after forming a contour by crystallizing the crystal unit, the leakage amount of the crystal unit is measured and etching is performed based on the leakage amount. Since the amount of removal is determined and balance adjustment is performed, it is possible to perform appropriate balance adjustment for each crystal wafer, and a method for manufacturing a high-performance crystal unit in which the amount of leakage is accurately adjusted Can be provided. Moreover, since both the leakage amount measuring step and the balance adjusting step are performed only once, the manufacturing process is simplified and the crystal resonator can be manufactured in a short time.
この第２の実施形態は、水晶ウェハの組成や加工状況等によって、水晶ウェハごとに漏れ量のばらつきが生じる場合、その水晶ウェハごとにばらつきを吸収する上で好適である。また、第1の実施形態で示したように、予め漏れ量が予見できる場合でも、ウェハ板厚
のばらつきや、電界形成用の溝を形成した場合のばらつきからくる漏れが僅かに生じる場合があり、漏れ量に応じてバランス調整を行うことができるので、さらに精度よく調整できる。
The second embodiment is suitable for absorbing the variation for each crystal wafer when the variation in leakage amount occurs for each crystal wafer due to the composition or processing status of the crystal wafer. In addition, as shown in the first embodiment, even when the amount of leakage can be predicted in advance, there may be slight leakage due to variations in wafer plate thickness or variations in the formation of electric field forming grooves. Since the balance can be adjusted according to the amount of leakage, it can be adjusted more accurately.
次に本発明の第３の実施形態を説明する。なお、第３の実施形態の特徴は、水晶振動子にクセ付けをして外形形成を行った後、水晶振動子の漏れ量を測定し、その漏れ量に基づ
いてバランス調整のためのエッチングと漏れ量測定を複数回繰り返して行い、高精度に調整された水晶振動子を製造することである。なお、第３の実施形態の製造方法は、第１及び第２の実施形態に対して一部が異なるだけであるので、同一要素には同一番号を付し、重複する説明は一部省略する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The feature of the third embodiment is that after the crystal resonator is addicted to form an outer shape, the amount of leakage of the crystal resonator is measured, and etching for balance adjustment is performed based on the amount of leakage. The measurement of the amount of leakage is repeated a plurality of times to manufacture a crystal unit adjusted with high accuracy. Since the manufacturing method of the third embodiment is only partially different from the first and second embodiments, the same elements are denoted by the same reference numerals, and a duplicate description is partially omitted. .
［本発明の第３の実施形態の製造工程の全体説明：図１３］
図１３のフローチャートを用いて、本発明の水晶振動子の製造方法の第３の実施形態の製造工程の概略を各工程順に説明する。なお、各工程の詳細は後述する。また、説明の前提として本実施形態の水晶振動子の製造方法は、単一の水晶ウェハに複数の水晶振動子を形成し、水晶振動子の集合体として一括して製造する製造方法を例示する。
[Overall Description of Manufacturing Process of Third Embodiment of the Present Invention: FIG. 13]
The outline of the manufacturing process of the third embodiment of the method for manufacturing a crystal resonator according to the present invention will be described in the order of each process with reference to the flowchart of FIG. Details of each process will be described later. In addition, as a premise of the description, the method for manufacturing a crystal resonator of the present embodiment exemplifies a manufacturing method in which a plurality of crystal resonators are formed on a single crystal wafer and are manufactured collectively as an aggregate of crystal resonators. .
図１３において、外形形成工程（ステップＳＴ２１）と電極形成工程（ステップＳＴ２２）と漏れ量測定工程（ステップＳＴ２３）とは、第２の実施形態の外形形成工程（ステップＳＴ１１）と電極形成工程（ステップＳＴ１２）と漏れ量測定工程（ステップＳＴ１３）と、同様であるので説明は省略する。 In FIG. 13, the outer shape forming step (step ST21), the electrode forming step (step ST22), and the leak amount measuring step (step ST23) are the outer shape forming step (step ST11) and the electrode forming step (step ST23) of the second embodiment. Since it is the same as ST12) and the leakage amount measuring step (step ST13), the description thereof is omitted.
次に、電極形成工程で形成された電極をマスクにして水晶ウェハを漏れ量に応じて一括エッチングするバランス調整工程が実施される（ステップＳＴ２４）。
ここで、バランス調整工程でのエッチング量は、第２の実施形態と同様に、前工程である漏れ量測定工程（ステップＳＴ２３）で得た水晶振動子片の漏れ量情報と位置関係情報に基づいて、水晶ウェハの中で最も少ない値の漏れ量、又は水晶ウェハの中の水晶振動子片の漏れ量の平均値、又は水晶ウェハの中の特定の水晶振動子片の漏れ量を代表値とするなどの方法で目標値を決定する。
Next, a balance adjustment process is performed in which the crystal wafer is collectively etched according to the amount of leakage using the electrodes formed in the electrode formation process as a mask (step ST24).
Here, the etching amount in the balance adjustment step is based on the leakage amount information and the positional relationship information of the crystal resonator piece obtained in the leakage amount measurement step (step ST23), which is the previous step, as in the second embodiment. The leakage value of the smallest value in the quartz wafer, the average value of the leakage amount of the quartz crystal piece in the quartz wafer, or the leakage amount of a specific quartz piece in the quartz wafer is the representative value. The target value is determined by a method such as
そして、このバランス調整工程では、目標値とするエッチング量より少ない量を加工時間に換算してエッチングを行う。例えば、目標値とするエッチング量の５０％程度とする。 In this balance adjustment step, etching is performed by converting a smaller amount than the target etching amount into a processing time. For example, it is set to about 50% of the target etching amount.
次に、バランス調整工程が実施された水晶ウェハ上の各々の水晶振動子片を駆動して、漏れ振動の漏れ量を再び測定する漏れ量測定工程が実施される（ステップＳＴ２５）。
このステップＳＴ２５の漏れ量測定工程によって、前工程であるバランス調整工程による漏れ量の調整結果を確認することができる。
Next, a leakage amount measurement step is performed in which each crystal resonator piece on the quartz wafer on which the balance adjustment step has been performed is driven and the leakage amount of leakage vibration is measured again (step ST25).
By the leakage amount measurement process in step ST25, the leakage amount adjustment result in the balance adjustment process which is the previous process can be confirmed.
次に、ステップＳＴ２５の漏れ量測定工程で得た測定結果に基づいて、漏れ量が規定値以内であるかを判定する規定値判定工程を実施する（ステップＳＴ２６）。
ここで、肯定判定（漏れ量が規定値以内）であれば、水晶振動子の漏れ振動が無視できる程度に抑制されたので、漏れ振動調整を終了する。また、否定判定（漏れ量が規定値以上）であれば、ステップＳＴ２４へ戻り、漏れ量が規定値以内になるまでステップＳＴ２４からステップＳＴ２６を繰り返し実行する。
Next, based on the measurement result obtained in the leakage amount measurement process in step ST25, a specified value determination process is performed to determine whether the leakage amount is within a specified value (step ST26).
Here, if the determination is affirmative (the amount of leakage is within a specified value), the leakage vibration of the crystal resonator is suppressed to a level that can be ignored, and thus the leakage vibration adjustment is terminated. If the determination is negative (the leakage amount is equal to or greater than the specified value), the process returns to step ST24, and steps ST24 to ST26 are repeatedly executed until the leakage amount falls within the specified value.
このように、漏れ量が規定値以内になるまで複数回繰り返してバランス調整工程（ステップＳＴ２４）を行うのであるが、バランス調整工程でのエッチング量は、漏れ量測定項（ステップＳＴ２５）で知りえた目標値の５０％などとする。
ようするに、バランス調整工程を複数回繰り返す工程では、まず目標値の５０％をエッチングし、次にはさらに残りの５０％をエッチングし、次にはまたさらに残りの５０％をエッチングし、というように少しずつエッチング加工するのである。
もちろん、このように５０％ずつエッチングすることは一例であって、最初に８０％をエッチングし、次回以降は残りの２０％に対して少しずつエッチングするなど、自由に変更することができる。
いずれにしても、このようにすれば、エッチングのし過ぎを防止することができるとと
もに、調整精度を向上させることができるのである。
Thus, the balance adjustment process (step ST24) is repeated a plurality of times until the leakage amount falls within the specified value. However, the etching amount in the balance adjustment process can be found in the leakage amount measurement term (step ST25). For example, 50% of the target value.
Thus, in the process of repeating the balance adjustment process a plurality of times, first, 50% of the target value is etched, then the remaining 50% is etched, then the remaining 50% is etched again, and so on. It is etched little by little.
Of course, this 50% etching is an example, and 80% is etched first, and the remaining 20% is etched little by little from the next time.
In any case, in this way, it is possible to prevent excessive etching and improve the adjustment accuracy.
次に、漏れ振動調整が終了したならば、各々の水晶振動子は水晶ウェハから切り離され、封止部材に封止されて製品として完成するが、漏れ振動調整後の工程は本発明に直接係わらないので、説明は省略する。 Next, when the leakage vibration adjustment is completed, each crystal resonator is separated from the crystal wafer and sealed with a sealing member to complete a product. The process after the leakage vibration adjustment is directly related to the present invention. Since there is no description, explanation is omitted.
なお、１枚の水晶ウェハに形成される複数の水晶振動子片の中で、ある水晶振動子片の漏れ量が規定値以内となり、他の水晶振動子片の漏れ量が規定値以上である場合は、漏れ量が規定値以内となった時点で、その水晶振動子片を水晶ウェハから切り離して次の封止工程へ送り、規定値以上の水晶振動子片だけが付いた水晶ウェハをステップＳＴ２４へ戻すようにすることもできる。このようにすれば、ウェハ内での漏れ量ばらつきが生じた場合にも、漏れ振動を低減させることができる。 Of a plurality of crystal resonator pieces formed on one crystal wafer, the leak amount of one crystal resonator piece is within a specified value, and the leak amount of other crystal resonator pieces is not less than a specified value. In this case, when the leakage amount is within the specified value, the crystal unit piece is separated from the crystal wafer and sent to the next sealing process, and the crystal wafer with only the crystal unit piece exceeding the specified value is stepped. It is also possible to return to ST24. In this way, leakage vibration can be reduced even when the amount of leakage in the wafer varies.
［第３の実施形態の製造工程の詳細説明１：バランス調整工程：図１４］
次に、各工程の詳細説明を行うが、外形形成工程（ステップＳＴ２１）と電極形成工程（ステップＳＴ２２）と漏れ量測定工程（ステップＳＴ２３）は、第２の実施形態と同様であるので、説明は省略する。
[Detailed Description of Manufacturing Process of Third Embodiment 1: Balance Adjustment Process: FIG. 14]
Next, each process will be described in detail. Since the outer shape forming process (step ST21), the electrode forming process (step ST22), and the leakage amount measuring process (step ST23) are the same as those in the second embodiment, the description will be made. Is omitted.
図１４に基づいてバランス調整工程（ステップＳＴ２４）から規定値判定工程（ステップＳＴ２６）までの詳細を説明する。
図１４は、水晶ウェハ１に形成された水晶振動子片７の一方の駆動脚１１の断面を模式的に示す断面図であり、図８の切断線Ｄ−Ｄ´での断面から駆動脚１１の部分を拡大した図である。この断面形状は前述したとおり、片面のエッチングマスクが大きいことによってマスクずれの影響は受けないが水晶のエッチング異方性によって上下左右非対称となる。
The details from the balance adjustment process (step ST24) to the specified value determination process (step ST26) will be described based on FIG.
FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of one
このエッチング異方性による上下左右非対称、及び、切欠部３０ａ、３０ｂ、調整エリア１６ａ、１６ｂの説明は、第１と第２の実施形態と同様であるので説明は省略する。 The description of the vertical and horizontal asymmetry due to the etching anisotropy, the cutout portions 30a and 30b, and the adjustment areas 16a and 16b is the same as in the first and second embodiments, and thus the description thereof is omitted.
ここで、切欠部３０ａ、３０ｂのエッチング量は、漏れ量測定工程で得た漏れ量情報に基づいて決定した目標値より少ない量、例えば、目標値の５０％位のエッチング量を加工時間に換算して、最初のバランス調整工程（ステップＳＴ２４）を実施し、図示するように一例としてエッチング深さＫ１までエッチングを行う。 Here, the etching amount of the notches 30a and 30b is smaller than the target value determined based on the leakage amount information obtained in the leakage amount measurement process, for example, the etching amount about 50% of the target value is converted into the processing time. Then, the first balance adjustment step (step ST24) is performed, and etching is performed to the etching depth K1 as an example as shown in the drawing.
図１４に示すように、表面側のエッチング除去部分を除去部分１７ａ、裏面側のエッチング除去部分を除去部分１７ｂとすると、エッチング深さＫ１までエッチングされたときの水晶の除去部分は、除去部分１７ａ１及び１７ｂ１である。 As shown in FIG. 14, if the etching removal portion on the front surface side is the removal portion 17a and the etching removal portion on the back surface side is the removal portion 17b, the removal portion of the crystal when etched to the etching depth K1 is the removal portion 17a1. And 17b1.
次に、漏れ量測定工程（ステップＳＴ２５）で再測定を行い、ステップＳＴ２６の判定で規定値以内に達していなければ、新に得た漏れ量情報からエッチング量の目標値を新に設定して加工時間に換算して、再度バランス調整工程（ステップＳＴ２４）を実施し、図示するように一例としてエッチング深さＫ２までエッチングを行う。
つまり、エッチング深さＫ２までエッチングされたときの水晶の除去部分は、除去部分１７ａ２及び１７ｂ２である。
Next, remeasurement is performed in the leakage amount measurement step (step ST25), and if the value does not reach the specified value in the determination of step ST26, a new etching amount target value is set from the newly obtained leakage amount information. Converted to the processing time, the balance adjustment process (step ST24) is performed again, and etching is performed to an etching depth K2 as an example as shown in the figure.
That is, the removed portions of the crystal when etched to the etching depth K2 are removed portions 17a2 and 17b2.
次に、漏れ量測定工程（ステップＳＴ２５）で再測定を行い、ステップＳＴ２６の判定で規定値以内に達していなければ、新に得た漏れ量情報からエッチング量の目標値を新に設定して加工時間に換算して、再度バランス調整工程（ステップＳＴ２４）を実施し、図示するように一例としてエッチング深さＫ３までエッチングを行う。
つまり、エッチング深さＫ３までエッチングされたときの水晶の除去部分は、除去部分
１７ａ３及び１７ｂ３である。
Next, remeasurement is performed in the leakage amount measurement step (step ST25), and if the value does not reach the specified value in the determination of step ST26, a new etching amount target value is set from the newly obtained leakage amount information. Converted to the processing time, the balance adjustment step (step ST24) is performed again, and etching is performed to an etching depth K3 as an example as shown in the figure.
That is, the removed portions of the crystal when etched to the etching depth K3 are the removed portions 17a3 and 17b3.
除去部分１７ａ１、１７ａ２、１７ａ３の合計と、除去部分１７ｂ１、１７ｂ２、１７ｂ３の合計とが、エッチング量の規定値（規定量）となる。
このように、ステップＳＴ２４からステップＳＴ２６を複数回繰り返し、漏れ量が規定値以内に達するまでバランス調整を実施する。
The total of the removed portions 17a1, 17a2, and 17a3 and the total of the removed portions 17b1, 17b2, and 17b3 are the prescribed value (specified amount) of the etching amount.
In this way, steps ST24 to ST26 are repeated a plurality of times, and the balance adjustment is performed until the leakage amount falls within the specified value.
以上のように、本発明の第３の実施形態によれば、水晶振動子にクセ付けをして外形形成を行った後、水晶振動子の漏れ量を測定し、その漏れ量に基づいてバランス調整のためのエッチング加工を少しずつ複数回繰り返して行うことで、極めて高精度に調整された水晶振動子を製造することができる。 As described above, according to the third embodiment of the present invention, after the external shape is formed by attaching the crystal resonator, the leakage amount of the crystal resonator is measured, and the balance is determined based on the leakage amount. By repeatedly performing the etching process for adjustment a plurality of times little by little, it is possible to manufacture a crystal resonator adjusted with extremely high accuracy.
また、バランス調整と漏れ量測定を繰り返し実施すことで、漏れ量が規定値に入った水晶振動子片を水晶ウェハから取り外し、規定値外の水晶振動子片を規定値以内に収まるまで、何度でも漏れ量調整を実施することができる。これにより、個々の水晶振動子片の微細な漏れ量調整が可能となるので、漏れ量のばらつきが極めて少ない水晶振動子を製造することができる。 In addition, by repeatedly performing balance adjustment and leakage amount measurement, the quartz crystal piece with the leakage amount within the specified value is removed from the crystal wafer, and the quartz crystal piece with the leakage value outside the specified value is kept within the specified value. It is possible to adjust the leakage amount even if it is too high. As a result, it is possible to finely adjust the leakage amount of each crystal resonator piece, so that it is possible to manufacture a crystal resonator with very little variation in the leakage amount.
この第３の実施形態は、水晶ウェハの中の水晶振動子片が組成や加工状況等によって、漏れ量が個々にばらついている場合や、個々の水晶振動子片を特に高精度に調整する場合に好適である。 In this third embodiment, when the crystal resonator pieces in the crystal wafer vary in leakage amount depending on the composition, processing conditions, etc., or when the individual crystal resonator pieces are adjusted with particularly high accuracy It is suitable for.
［溝付きの駆動脚の例の説明：図１５］
次に、駆動脚に溝を設けた構成について説明する。
図１５は、前述の水晶ウェハ１に形成された水晶振動子片７の一方の駆動脚１１の他の例であり、主平面の表と裏とに水晶振動子片７の長手方向に沿って複数の溝１５が形成された駆動脚１１の断面図である。この溝１５が形成された水晶振動子は公知であるが、この溝１５の内側に形成される溝電極１５ａと側面の駆動電極２１ａ、２１ｂの一部が対向することによって水晶振動子に加わる電界が増加し、水晶振動子の駆動力を向上させることができる。なお、図１５では複数の溝１５を設けた例を示したが、単一の溝でもよい。
[Description of example of drive leg with groove: FIG. 15]
Next, the structure which provided the groove | channel in the drive leg is demonstrated.
FIG. 15 shows another example of one
ここで図１５（ａ）に示す溝１５を有する駆動脚１１の主平面の表面と裏面とに、前述の電極形成工程によって駆動電極２０ａ、２０ｂが形成され、この駆動電極２０ａ、２０ｂのそれぞれの端部に切欠部３０ａ、３０ｂが形成されて、水晶面が露出する。すでに説明した例と同様に、この切欠部３０ａによって露出した駆動脚の水晶部分が調整エリア１６ａであり、切欠部３０ｂによって露出した部分が調整エリア１６ｂである。
Here, driving electrodes 20a and 20b are formed on the front and back surfaces of the main plane of the driving
次に、図１５（ｂ）に示すように、バランス調整工程によって水晶ウェハ１を再びエッチング液に浸漬して一括エッチングを行い、切欠部３０ａ、３０ｂで露出した駆動脚１１の表面および裏面がエッチング除去され、除去部分１７ａ、１７ｂが形成される（図中破線部分）。これら除去部分により駆動脚１１の厚みが一部僅かに減少する。この切欠部３０ａ、３０ｂの水晶がエッチング除去されることによって、上下左右非対称となった断面形状が補正され、漏れ振動が抑制される。
Next, as shown in FIG. 15B, the
なお、切欠部３０ａ、３０ｂは、図示するように、溝１５から駆動脚１１の端部（角部）に至る領域に形成されることが好ましいが、幅方向に制限のある場合には、中央部分まで切欠部として利用することもできる。また、切欠部３０ａ、３０ｂの位置は、上下左右非対称に偏って形成された水晶部分を打ち消すように主軸の傾きに応じて形成する。
The notches 30a and 30b are preferably formed in a region extending from the groove 15 to the end (corner) of the
この溝付き駆動脚を有する水晶振動子のバランス調整は、前述の第１、第２、及び第３
の実施形態のいずれの製造工程でも実施することができる。
The balance adjustment of the crystal unit having the grooved drive legs is performed by the first, second, and third adjustments described above.
Any manufacturing process of the embodiment can be carried out.
次に本発明の第４の実施形態を説明する。なお、第４の実施形態の特徴は、水晶振動子の漏れ振動の方向が予め見積もれるように、水晶板の表裏両面に配設されるエッチング用マスク部材同士が、互いに所定量ずれて配設されることである。また、第４の実施形態の製造方法は、第１〜第３の実施形態に対して一部が異なるだけであるので、同一要素には同一番号を付し、重複する説明は一部省略する。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. The feature of the fourth embodiment is that the etching mask members disposed on both the front and back surfaces of the crystal plate are displaced from each other by a predetermined amount so that the direction of leakage vibration of the crystal resonator can be estimated in advance. It is to be done. In addition, the manufacturing method of the fourth embodiment is only partially different from the first to third embodiments, so the same elements are denoted by the same reference numerals, and a duplicate description is partially omitted. .
［第４の実施形態の製造工程の全体説明］
第４の実施形態の製造工程の順序は、本発明の第１、第２、及び第３の実施形態の製造工程（図２、図１１、図１３）のいずれにも適応できるので説明は省略する。以降、各製造工程について詳述する。
[Overall Description of Manufacturing Process of Fourth Embodiment]
Since the order of the manufacturing steps of the fourth embodiment can be applied to any of the manufacturing steps (FIGS. 2, 11, and 13) of the first, second, and third embodiments of the present invention, description thereof is omitted. To do. Hereinafter, each manufacturing process will be described in detail.
［第４の実施形態の製造工程の詳細説明１：外形形成工程：図１６］
次に、図１６を用いて第４の実施形態の水晶振動子の外形形成工程の詳細を説明する。
図１６は、第１の実施形態で示した図３と同様な水晶ウェハ上に形成される水晶振動子片の振動脚の断面を模式的に示す断面図である。図１６は、図１に示した水晶振動子１０が２つ並んだ状態と同じ状態を示すものであって、駆動脚１１、１２と検出脚１３との先端方向から基部１４の方向に向かって見た図である。
[Detailed Description of Manufacturing Process of Fourth Embodiment 1: Outline Forming Process: FIG. 16]
Next, the details of the outer shape forming process of the crystal unit of the fourth embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of a vibrating leg of a crystal resonator piece formed on the same crystal wafer as that shown in FIG. 3 in the first embodiment. FIG. 16 shows the same state as the state in which the two
図１６（ａ）に示す、所定の板厚に調整された平板形状の単一の水晶板である水晶ウェハ１の両面に、図１６（ｂ）に示すように、水晶用のエッチング液に耐性のある金属耐食膜２ａ、２ｂと、その上にフォトレジスト３ａ、３ｂと、を形成する。
図１６（ｂ）に示す例では、図面を見やすくするために、金属耐食膜２ａ、２ｂは、単層膜として記載しているが、前述のとおり、金（Ａｕ）とクロム（Ｃｒ）との積層膜を用いることができる。これらの金属膜は、知られている蒸着技術やスパッタ技術を用いて形成することができる。
Resistant to a crystal etching solution as shown in FIG. 16B on both sides of a
In the example shown in FIG. 16B, the metal corrosion-resistant films 2a and 2b are described as single-layer films in order to make the drawing easy to see, but as described above, the metal corrosion resistance 2a and 2b are made of gold (Au) and chromium (Cr). A laminated film can be used. These metal films can be formed using a known vapor deposition technique or sputtering technique.
次に、図１６（ｃ）に示すように、振動子パターンがそれぞれ描画された２枚のフォトマスク４ａ、４ｂを水晶ウェハ１の上下に配置し、フォトマスク４ａ、４ｂの上から光（矢印Ｂ）を照射してフォトレジスト３ａ、３ｂを露光する。ここで、フォトマスク４ａと４ｂは共に、振動子パターンが正確に描画されたフォトマスクであるが、このフォトマスク４ａと４ｂは、位置関係が互いにＸ軸方向に所定量だけずれて配置される。ここで、フォトマスク４ａと４ｂのずれ量を図示するように位置ずれ量Ｅとして定義する。
Next, as shown in FIG. 16C, two photomasks 4a and 4b each having a transducer pattern drawn thereon are arranged on the top and bottom of the
次に、図１６（ｄ）に示すように、フォトレジスト３ａ、３ｂの現像を行い、形成したレジストパターンをマスクとして金属耐食膜２ａ、２ｂをパターニングし、耐エッチング用マスク部材であるエッチングマスク５ａ、５ｂを形成する。金属耐食膜２ａ、２ｂを金（Ａｕ）とクロム（Ｃｒ）との積層膜を用いたときは、これら２つの金属膜それぞれをエッチングする。
Next, as shown in FIG. 16D, the photoresists 3a and 3b are developed, and the metal corrosion-resistant films 2a and 2b are patterned using the formed resist pattern as a mask, and an
ここで、前述したように、フォトマスク４ａと４ｂはＸ軸方向に位置ずれ量Ｅだけずれて配置されるので、耐エッチング用マスク部材であるエッチングマスク５ａと５ｂは、その位置関係が互いに位置ずれ量Ｅだけずれて形成される。 Here, as described above, since the photomasks 4a and 4b are displaced by the positional deviation amount E in the X-axis direction, the positional relationship between the etching masks 5a and 5b that are etching-resistant mask members is mutually different. It is formed by being shifted by the shift amount E.
次に、図１６（ｅ）に示すように、フォトレジスト３ａ、３ｂを剥離後、表裏両面にエッチングマスク５ａ、５ｂの形成された水晶ウェハ１を水晶用エッチング液であるフッ酸系のエッチング液に浸漬すると、エッチングマスク５ａ、５ｂに覆われていない部分の水晶が表裏両側から溶解する。その後、エッチングマスク５ａ、５ｂを除去することによっ
て、水晶振動子片の振動脚である駆動脚１１、１２と検出脚１３とが得られる。
Next, as shown in FIG. 16 (e), after removing the photoresists 3a and 3b, the
ここで、水晶ウェハ１は、エッチングマスク５ａ、５ｂによって表裏両面からエッチングが進行するが、前述したようにエッチングマスク５ａと５ｂは位置ずれ量Ｅだけずれて形成されているので、水晶振動子片の断面は、図示するように、ずれているエッチングマスク５ａと５ｂに沿って略平行四辺形に形成される。このエッチングマスクの位置ずれ量Ｅが、従来例で述べた製造上の誤差である位置ずれ量ｅ（図２２参照）より十分大きければ、製造上の誤差にほとんど影響されずに水晶振動子片の断面は略平行四辺形となる。ここでは、残渣は省略している。
Here, the
これにより、水晶振動子の外形にクセ付けを行い、水晶振動子の漏れ振動の方向を予め見積もることができる。すなわち、誤差によるマスクずれは漏れ振動の方向を特定できないが、故意にエッチングマスクをずらすことで漏れ振動の方向を予め見積もることができるのである。 As a result, the external shape of the quartz crystal unit can be set and the direction of leakage vibration of the quartz crystal unit can be estimated in advance. That is, the mask displacement due to an error cannot specify the direction of leakage vibration, but the direction of leakage vibration can be estimated in advance by intentionally shifting the etching mask.
［第４の実施形態の製造工程の詳細説明２：電極成形工程：図６〜図９を参照］
次に、本実施形態の電極形成工程は、前述の第１の実施形態の電極形成工程（図６〜図９）と同様である。すなわち、図８で示すように水晶振動子片７の駆動脚１１、１２の主平面には駆動電極２０ａ、２１ｃが形成され、この駆動電極２０ａ、２１ｃはバランス調整のための切欠部３０を備える。この切欠部３０は、駆動電極２０ａ、２１ｃの片辺全部に駆動電極２０ａ、２１ｃの長手方向に沿って細長く形成される。そして、この切欠部３０は、その幅方向の略中心Ｃ２が駆動脚１１、１２の幅方向の略中心Ｃ１に対して駆動脚１１、１２の幅方向にずれて形成される。なお、すでに説明した例と同様に、駆動脚の上面側を切欠部３０ａ、調整エリア１６ａとし、裏面側を切欠部３０ｂ、調整エリア１６ｂとする。
[Detailed Description of Manufacturing Process of Fourth Embodiment 2: Electrode Forming Process: See FIGS. 6 to 9]
Next, the electrode formation process of this embodiment is the same as the electrode formation process (FIGS. 6 to 9) of the first embodiment described above. That is, as shown in FIG. 8, drive electrodes 20a and 21c are formed on the main planes of the
この水晶面が露出した調整エリア１６ａ、１６ｂは、後工程であるバランス調整工程による再エッチングによって表面が溶解し、駆動脚１１、１２の断面形状が調整されて漏れ振動が抑制される。すなわち、水晶振動子は、外形形成工程でクセ付けされることで漏れ振動の方向を予め見積もることができるので、この見積もりに基づいて電極形成工程で電極に切欠部３０を形成する。なお、切欠部３０は、第１の実施形態の図９（ａ）、図９（ｂ）のように、電極の一部でもよい。
The surfaces of the adjustment areas 16a and 16b where the crystal surfaces are exposed are dissolved by re-etching in the balance adjustment process, which is a subsequent process, and the cross-sectional shapes of the
［第４の実施形態の製造工程の詳細説明３：バランス調整工程：図１７、図１８］
次に、図１７、図１８に基づいて第４の実施形態のバランス調整工程を説明する。このバランス調整工程は第１の実施形態と同様であり、前工程である電極形成工程で駆動脚１１、１２の駆動電極が所定形状に形成された後、この駆動電極をマスクにして水晶ウェハ１を再び一括エッチングして水晶振動子片７の駆動脚１１、１２の断面形状を修正して振動のバランス調整を行い、漏れ量を調整して水晶振動子片７の漏れ振動を抑制する工程である。
[Detailed Description of Manufacturing Process of Fourth Embodiment 3: Balance Adjustment Process: FIGS. 17 and 18]
Next, the balance adjustment process of the fourth embodiment will be described based on FIGS. 17 and 18. This balance adjustment process is the same as that of the first embodiment. After the drive electrodes of the
図１７は、水晶ウェハ１に形成された水晶振動子片７の一方の駆動脚１１の断面を模式的に示す断面図であり、第１の実施形態で示した図８の切断線Ｄ−Ｄ´での断面から駆動脚１１の部分を拡大した図である。この断面形状は、裏面側のエッチングマスクを＋Ｘ軸方向に位置ずれ量Ｅだけずらしたことで略平行四辺形となっており、水晶振動子片がクセ付けされ、漏れ振動の方向を予め見積もることができる。すなわち、駆動脚１１の断面はクセ付けによって上下左右非対称であり、主軸３６（破線）はＸ軸に対してズレ角θ４の傾きを持つので、漏れ振動が発生する。そして、このクセ付けによる上下左右非対称の断面を打ち消すように切欠部を形成し、それにより生じた調整エリアの水晶をエッチング除去することで漏れ振動を抑制する。
FIG. 17 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of one
図１７において、駆動脚１１の主平面に駆動電極２０ａ、２０ｂが形成され、この駆動電極２０ａ、２０ｂの切欠部３０ａ、３０ｂに対応して、駆動脚１１に除去部分１７ａ、１７ｂが形成される。ここで、駆動脚１１の切欠部３０ａ、３０ｂは、第１の実施形態と同様に、駆動脚１１の振動軸中心を原点Ｐとし、この原点Ｐを通り直交する２つの軸ｘ、ｙで定義される第１象限、第２象限、第３象限、第４象限のうち、原点Ｐを挟み対称となる象限に形成される。
In FIG. 17, drive electrodes 20a and 20b are formed on the main plane of the
切欠部３０ａ、３０ｂによるエッチング除去量は、原点Ｐを挟み対称となる象限のエッチング除去量が等しくなることもあり、そうでないこともある。同様に、隣り合う象限のエッチング除去量が異なることもあり、そうでないこともある。 The amount of etching removed by the notches 30a and 30b may or may not be equal to the amount of etching removed in the quadrant that is symmetrical with respect to the origin P. Similarly, the amount of etching removed in adjacent quadrants may or may not be different.
また、図１７に示す切欠部３０ａ、３０ｂは、一例として第２象限と第４象限とに形成されるが、これは、裏面側のエッチングマスクを＋Ｘ軸方向にずらしたことによる上下左右非対称の断面形状を打ち消すには、第２象限部分と第４象限部分の水晶を削ればバランスが調整できるからである。 In addition, the cutout portions 30a and 30b shown in FIG. 17 are formed in the second quadrant and the fourth quadrant as an example, but this is asymmetrical in the vertical and horizontal directions due to the shift of the back side etching mask in the + X axis direction This is because the balance can be adjusted by removing the crystal in the second quadrant and the fourth quadrant to cancel the cross-sectional shape.
すなわち、第２象限と第４象限とに形成された切欠部３０ａ、３０ｂの水晶がエッチング除去されることによって、上下左右非対称となった断面形状が補正され、依然として断面形状は上下左右非対称であるが、主軸３６は主軸３６´（実線）のように修正されて漏れ振動が抑制される。
That is, the crystal shape of the notches 30a and 30b formed in the second quadrant and the fourth quadrant is removed by etching to correct the cross-sectional shape that is asymmetrical in the vertical and horizontal directions, and the cross-sectional shape is still asymmetrical in the vertical and horizontal directions. However, the
ここで、第４の実施形態の切欠部３０ａ、３０ｂのエッチング量は、第１の実施形態のように、水晶振動子の残渣のでき方を想定し、漏れ振動の方向と共に、漏れ量の大きさを見積もり、加工時間に換算してエッチング除去量を決定することができる。また、第２の実施形態のように、水晶振動子片の漏れ量情報に基づいてエッチング量を加工時間に換算してエッチング除去量を決定することができる。また、第３の実施形態のように、水晶振動子片の漏れ量情報に基づいてバランス調整のためのエッチング加工を少しずつ複数回繰り返すようにエッチング除去量を決定してもよい。 Here, the etching amount of the cutout portions 30a and 30b of the fourth embodiment is assumed to be a residue of the crystal resonator as in the first embodiment, and the leakage amount is large together with the direction of the leakage vibration. The etching removal amount can be determined by estimating the length and converting it to the processing time. Further, as in the second embodiment, the etching removal amount can be determined by converting the etching amount into the processing time based on the leakage amount information of the crystal resonator element. Further, as in the third embodiment, the etching removal amount may be determined so that the etching process for balance adjustment is repeated a plurality of times little by little based on the leakage amount information of the crystal resonator piece.
次に、図１８はエッチングマスクが図１７とは逆方向に、裏面側のエッチングマスクを−Ｘ軸方向に位置ずれ量Ｅだけずらしたことで略平行四辺形となった断面図であり、水晶振動子片は逆方向にクセ付けされ、漏れ振動の方向を予め見積もることができる。この場合は、図示するようにずれて偏って形成された水晶部分を打ち消すように、駆動脚１１に切欠部３０ａ、３０ｂを第１象限と第３象限とに形成すればよい。すなわち、第１象限と第３象限とに形成された切欠部３０ａ、３０ｂの水晶がエッチング除去されることによって、上下左右非対称となった断面形状が補正され、依然として断面形状は上下左右非対称であるが、主軸３６は主軸３６´（実線）のように修正されて漏れ振動が抑制される。
Next, FIG. 18 is a cross-sectional view in which the etching mask becomes a substantially parallelogram by shifting the etching mask on the back side in the direction opposite to that in FIG. The vibrator piece is set in the opposite direction, and the direction of leakage vibration can be estimated in advance. In this case, the cutout portions 30a and 30b may be formed in the first quadrant and the third quadrant in the
以上のように本発明の第４の実施形態によれば、水晶ウェハの表裏両面に配設されるエッチングマスク同士が互いに所定量ずれて配設されることで、形成される水晶振動子の外形にクセ付けして水晶振動子の漏れ振動の方向が予め見積もれるので、この漏れ振動の方向に基づいた切欠部を備える電極を駆動脚に形成することができる。この結果、製造上のばらつきであるマスクの位置ずれ等に影響されずに再エッチング工程によって漏れ振動を調整できるので、高精度に漏れ振動が調整された水晶振動子を提供することができる。 As described above, according to the fourth embodiment of the present invention, the etching masks disposed on both the front and back surfaces of the crystal wafer are disposed with a predetermined amount shifted from each other, thereby forming the outer shape of the crystal resonator to be formed. Since the direction of the leakage vibration of the crystal resonator can be estimated in advance, an electrode having a notch portion based on the direction of the leakage vibration can be formed on the drive leg. As a result, the leakage vibration can be adjusted by the re-etching process without being affected by the positional deviation of the mask, which is a manufacturing variation, and thus a crystal resonator with the leakage vibration adjusted with high accuracy can be provided.
以上説明した第１〜第４の実施形態では、電極形成工程において、駆動脚の電極に予め切欠部を形成し、この切欠部による調整エリアを再エッチングすることで、水晶振動子の漏れ振動を調整するが、ウェハ内で漏れ量のばらつきが大きいなどの場合は、予め形成される切欠部以外に、レーザ加工等によって電極を加工し、水晶面が露出した切欠部を更に
追加して形成してもよい。この電極を追加加工する工程は、例えば、第２の実施形態の場合では、漏れ量測定工程（ステップＳＴ１３）の後に追加することができる。この電極加工工程を追加することで、漏れ量の調整範囲を個々の素子ごとに拡大できるので、ウェハ内の漏れ量のばらつきが大きな場合であっても、不良品とせずに漏れ量を調整して良品にできる可能を広げることができる。
In the first to fourth embodiments described above, in the electrode forming step, a notch portion is formed in advance in the electrode of the drive leg, and the adjustment area by the notch portion is re-etched, so that the leakage vibration of the crystal resonator is reduced. If there is a large variation in the amount of leakage within the wafer, the electrode is processed by laser processing or the like in addition to the previously formed notch, and a notch with an exposed crystal surface is additionally formed. May be. For example, in the case of the second embodiment, the step of additionally processing the electrode can be added after the leakage amount measuring step (step ST13). By adding this electrode processing process, the adjustment range of the leakage amount can be expanded for each element, so even if the variation in the leakage amount in the wafer is large, the leakage amount can be adjusted without making it a defective product. Can expand the possibilities of making good products.
なお、漏れ振動の方向を見積もるための外形形成のクセ付けは、片面マスクやマスクずらしに限定されず、他の方法でも本発明は適応される。また、本発明の実施形態で示したフローチャートや外形図等は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を満たすものであれば、任意に変更してよい。 Note that the outline formation for estimating the direction of leakage vibration is not limited to a single-sided mask or mask shifting, and the present invention can be applied to other methods. Moreover, the flowcharts, outline drawings, and the like shown in the embodiments of the present invention are not limited thereto, and may be arbitrarily changed as long as they satisfy the gist of the present invention.
本発明の水晶振動子の製造方法は、小型で高精度に漏れ振動が調整された水晶振動子を低コストで提供することができるため、小型で高精度なジャイロセンサ用水晶振動子の製造方法として好適である。 The method for manufacturing a crystal resonator according to the present invention can provide a crystal resonator having a small and highly accurate leakage vibration adjusted at low cost. Therefore, the method for manufacturing a crystal resonator for a gyro sensor with a small size and high accuracy can be provided. It is suitable as.
１ 水晶ウェハ
２ａ、２ｂ 金属耐食膜
３ａ、３ｂ、８１ フォトレジスト
４ａ、４ｂ、９０ａ、９０ｂ フォトマスク
５ａ、５ｂ エッチングマスク
７、７ａ〜７ｆ 水晶振動子片
７１ 連結部
８ 溶解部
１０ 水晶振動子
１１、１２ 駆動脚
１３ 検出脚
１４ 基部
１５ 溝
１５ａ 溝電極
１６ １６ａ、１６ｂ 調整エリア
１７ａ、１７ａ１、１７ａ２、１７ａ３、１７ｂ、１７ｂ１、１７ｂ２、１７ｂ３ 除去部分
２０、２１、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ 駆動電極
２３、２４ 駆動電極端子
２２、２２ａ、２２ｂ 検出電極
２５、２６ 検出電極端子
２２ｃ ＧＮＤ電極
２７ ＧＮＤ電極端子
３０、３０ａ、３０ｂ 切欠部
３５、３５´、３６、３６´ 主軸
６０ ＸＹステージ
６１ プローブ
６２ 電極端子
６３ 制御部
６４ 接続ケーブル
６５ 駆動部
６６ メモリ
８０ 金属膜
E 位置ずれ量
Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３ エッチング深さ
Ｐ 原点
θ３、θ４ ズレ角
ｋ１、ｋ２ オフセット量
α、β エッチング角度
ｔ 水晶ウェハの厚み
ｃ 第１突出部の長さ
ｄ 第２突出部の長さ
DESCRIPTION OF
E Position shift amount K1, K2, K3 Etching depth P Origin θ3, θ4 Deviation angle k1, k2 Offset amount α, β Etching angle t Crystal wafer thickness c Length of first protrusion d Length of second protrusion
Claims (13)
平板形状の水晶板に所定の形状の耐エッチング用マスク部材を形成し、該マスク部材を用いて該水晶板を前記水晶振動子の漏れ振動の方向が予め見積もれるような形状にエッチングして前記外形形状を形成する外形形成工程と、
前記振動脚を構成する主平面に、見積もった前記漏れ振動の方向に基づいてバランス調整をするための切欠部を備える前記電極を形成する電極形成工程と、
前記電極形成工程で形成された前記電極をマスクにして前記振動脚をエッチングするバランス調整工程と、
を有することを特徴とする水晶振動子の製造方法。 A method of manufacturing a crystal resonator having an outer shape including a vibration leg extending from a base, and having electrodes on a main plane and a side surface of the vibration leg,
An etching-resistant mask member having a predetermined shape is formed on a flat plate-shaped quartz plate, and the quartz plate is etched into a shape such that the direction of leakage vibration of the quartz crystal resonator can be estimated in advance using the mask member. An outer shape forming step for forming an outer shape;
An electrode forming step of forming the electrode with a notch for adjusting the balance on the principal plane constituting the vibrating leg based on the estimated direction of the leakage vibration;
A balance adjusting step of etching the vibrating leg using the electrode formed in the electrode forming step as a mask;
A method of manufacturing a crystal resonator, comprising:
前記バランス調整工程は、前記複数の水晶板を一括エッチングすること、
を特徴とする請求項１に記載の水晶振動子の製造方法。 The outer shape forming step forms a plurality of the outer shapes on a single crystal plate,
The balance adjustment step is to collectively etch the plurality of quartz plates;
The method for manufacturing a crystal resonator according to claim 1.
両面の前記マスク部材同士は、その大きさを前記振動脚の幅方向で異ならせることで、形成される前記水晶振動子の漏れ振動の方向が予め見積もれることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の水晶振動子の製造方法。 In the outer shape forming step, the mask member is provided on both surfaces of the flat plate-shaped quartz plate,
The direction of the leakage vibration of the formed crystal resonator can be estimated in advance by making the sizes of the mask members on both sides different in the width direction of the vibrating leg. The manufacturing method of the crystal oscillator as described in any one of these.
ｃ＝ｔ×ｔａｎ（α―９０°）＋ｋ１
ｄ＝ｔ×ｔａｎ（β−９０°）＋ｋ２
ｋ１、ｋ２＞ｐ
の関係を満たすことを特徴とする請求項４に記載の水晶振動子の製造方法。 The offset amount of the first side surface in the width direction of the mask members on both sides is k1, the offset amount of the second side surface is k2, the mask alignment accuracy is ± p, the etching angle of the first side surface is α, Where β is the etching angle of the side surface and t is the thickness of the flat crystal plate, the length c of the first protrusion and the length d of the second protrusion are:
c = t × tan (α−90 °) + k1
d = t × tan (β−90 °) + k2
k1, k2> p
The crystal resonator manufacturing method according to claim 4, wherein the relationship is satisfied.
両面の前記マスク部材同士は、互いに所定量ずれて配設されることで、形成される前記水晶振動子の漏れ振動の方向が予め見積もれることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の水晶振動子の製造方法。 In the outer shape forming step, the mask member is provided on both surfaces of the flat plate-shaped quartz plate,
4. The direction of leakage vibration of the formed crystal resonator can be estimated in advance by disposing the mask members on both sides by a predetermined amount from each other. The manufacturing method of the crystal oscillator as described in one.
前記バランス調整工程は、各々の前記水晶振動子のうち、最も少ない漏れ量をバランス調整の目標値としてエッチング量を決定することを特徴とする請求項７に記載の水晶振動子の製造方法。 In the leakage amount measuring step, when a plurality of external shapes are formed on a single quartz plate, the leakage amount is measured for each of the quartz resonators, and each of the measured leakage amounts and each of the measured leakage amounts is measured. Measure the positional relationship information with the crystal unit,
8. The method of manufacturing a crystal resonator according to claim 7, wherein in the balance adjusting step, an etching amount is determined by using the smallest leakage amount of each of the crystal resonators as a balance adjustment target value.
前記バランス調整工程は、各々の前記水晶振動子の前記漏れ量の平均値をバランス調整の目標値としてエッチング量を決定することを特徴とする請求項７に記載の水晶振動子の製造方法。 In the leakage amount measuring step, when a plurality of external shapes are formed on a single quartz plate, the leakage amount is measured for each of the quartz resonators, and each of the measured leakage amounts and each of the measured leakage amounts is measured. Measure the positional relationship information with the crystal unit,
8. The method of manufacturing a crystal resonator according to claim 7, wherein in the balance adjustment step, an etching amount is determined using an average value of the leakage amounts of the crystal resonators as a balance adjustment target value.
前記バランス調整工程は、各々の前記水晶振動子の前記漏れ量の代表値をバランス調整の目標値としてエッチング量を決定することを特徴とする請求項７に記載の水晶振動子の製造方法。 In the leakage amount measuring step, when a plurality of external shapes are formed on a single quartz plate, the leakage amount is measured for each of the quartz resonators, and each of the measured leakage amounts and each of the measured leakage amounts is measured. Measure the positional relationship information with the crystal unit,
8. The method of manufacturing a crystal resonator according to claim 7, wherein the balance adjustment step determines an etching amount using a representative value of the leakage amount of each of the crystal resonators as a balance adjustment target value.
前記振動脚の断面の振動軸中心を原点としたとき、前記原点を通り直交する２つの軸で定義される第１象限、第２象限、第３象限、第４象限のうち、前記原点を挟み対称となる象限に設けるように加工されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１つに記載の水晶振動子の製造方法。 There are a plurality of etching removal portions by the balance adjusting step on one vibration leg,
When the center of the vibration axis of the cross section of the vibration leg is the origin, the origin is sandwiched between the first quadrant, the second quadrant, the third quadrant, and the fourth quadrant defined by two orthogonal axes passing through the origin. The method for manufacturing a crystal resonator according to claim 1, wherein the crystal resonator is processed so as to be provided in a symmetric quadrant.
前記振動脚の断面の振動軸中心を原点としたとき、前記原点を通り直交する２つの軸で定義される第１象限、第２象限、第３象限、第４象限のうち、前記原点を挟み対称となる象限の前記エッチング除去量が等しく、隣り合う象限の前記エッチング除去量が異なるように加工されることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１つに記載の水晶振動子の製造方法。 Etching removal amount by the balance adjustment step is
When the center of the vibration axis of the cross section of the vibration leg is the origin, the origin is sandwiched between the first quadrant, the second quadrant, the third quadrant, and the fourth quadrant defined by two orthogonal axes passing through the origin. 13. The crystal resonator manufacturing method according to claim 1, wherein the etching removal amount is equal in a symmetric quadrant and the etching removal amount is different in adjacent quadrants. 13. Method.
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013157703A (en) * | 2012-01-27 | 2013-08-15 | Seiko Epson Corp | Vibration element, vibration device, and electronic apparatus |
| KR101306833B1 (en) * | 2013-04-10 | 2013-09-26 | 서울수정(주) | High frequency crystal chip and method of manufactuing these |
| JP2013205326A (en) * | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Seiko Epson Corp | Manufacturing method of vibration piece, vibration piece, oscillator, electronic components and electronic apparatus |
| JP2015087257A (en) * | 2013-10-30 | 2015-05-07 | セイコーエプソン株式会社 | Vibration piece, angular velocity sensor, electronic apparatus, movable body and manufacturing method of vibration piece |
| JP2016001159A (en) * | 2014-06-12 | 2016-01-07 | 株式会社デンソー | Vibration type angular velocity sensor |
-
2009
- 2009-11-13 JP JP2009259708A patent/JP2010154513A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013157703A (en) * | 2012-01-27 | 2013-08-15 | Seiko Epson Corp | Vibration element, vibration device, and electronic apparatus |
| JP2013205326A (en) * | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Seiko Epson Corp | Manufacturing method of vibration piece, vibration piece, oscillator, electronic components and electronic apparatus |
| KR101306833B1 (en) * | 2013-04-10 | 2013-09-26 | 서울수정(주) | High frequency crystal chip and method of manufactuing these |
| JP2015087257A (en) * | 2013-10-30 | 2015-05-07 | セイコーエプソン株式会社 | Vibration piece, angular velocity sensor, electronic apparatus, movable body and manufacturing method of vibration piece |
| JP2016001159A (en) * | 2014-06-12 | 2016-01-07 | 株式会社デンソー | Vibration type angular velocity sensor |
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