JP3728020B2 - Fixing device for piezoelectric vibrator - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は真空装置内に用いる振動子の固定装置に関し、特に圧電基板をベースホルダーへ接着する時に多く発生するベースホルダーからの傾き、あるいは、周波数調整前の振動子を真空周波数調整装置に固定する際に生じるリード端子の曲がりに対する修正装置を設けた振動子の固定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年においては、圧電振動子（水晶振動子、セラミック振動子等）は、正確な周波数発生部品として半導体部品と共に民生機器から産業機器、通信装置まであらゆる装置に用いられ、電子機器の不可欠な部品となっている。
一般に圧電振動子は圧電基板の表裏両面に蒸着等を用いて金属薄膜（金、銀、あるいはアルミニウム等）を付着して電極を形成し、該圧電基板を導電性接着剤を用いてベースホルダーの端子に接着固定し、併せて電気的導通も図るように構成した２端子振動デバイスである。周知のように圧電振動子の共振周波数は主として圧電基板の形状によって決定されるものであり、製造時の加工バラツキにより所望の周波数とのズレが生じることがある。これを解消すべく質量負荷効果を利用して周波数調整を施すのが一般的である。
【０００３】
ここで、質量負荷効果（圧電基板に金属等の薄膜物質を付着することにより、該物質の質量により共振周波数が減少する現象）による振動子の周波数調整法について説明する。例えば、高周波用のＡＴカット厚み滑り水晶振動子の共振周波数は、水晶基板の厚さによってほぼ決まるので予め所望周波数よりやや高めの周波数を呈するように水晶振動子を製造しておく。この水晶振動子の水晶基板の主面の電極上に金属膜を付着することにより水晶基板の見かけ上の厚みが厚くなるという質量負荷効果に基づいて周波数が下がる。実際には、周波数を所望値に微細に調整する必要があるため、水晶振動子の共振周波数を測定しながら蒸着装置等を用いて水晶基板上の電極に金属膜を極薄く付着して周波数を調整する方法が一般的である。
【０００４】
図２に従来の真空蒸着装置の周波数調整機構の斜視図を示す。振動子の周波数調整機構は、固定装置１６に装着した振動子ＸＴＬと、その右方に配置した位置合わせ窓１７ａ、蒸着マスク１７ｂ及びシャッター１７ｃからなるマスク１７と、蒸発源１８および点光源付き顕微鏡１９とから構成される。
水晶振動子の周波数調整は初めに固定装置１６に振動子ＸＴＬのリード端子１５を装着する。次に上記周波数調整機構のマスク１７の後方に配置した点光源付き顕微鏡１９の点光源１９ａから出射する光束を、マスク１７の位置合わせ窓１７ａを通して、振動子ＸＴＬの電極１２に照射し、その反射光が顕微鏡１９ｂに入射するように固定装置１６の位置を調整する。このことを位置合わせを行うと称す。この時、マスク１７の後方に配置した蒸発源１８と、マスク１７の蒸着マスク１７ｂ及び振動子電極１２のそれぞれの中心は同一線上に並ぶように設計されている。なお、点光源付き顕微鏡１９の点光源１９ａから出射された光束が顕微鏡１９ｂに戻るように位置合わせをするため、固定装置１６は水平方向Ｘ、Ｙ及び垂直方向Ｚ軸の３軸方向に移動可能なテーブル上に設置されている。
【０００５】
上記のように位置合わせした後、蒸着源１８に電流を流して加熱する所謂抵抗加熱法等の手段で蒸着材料である金属（図示しない）を蒸発させ、その微小粒子を、蒸着マスク１７ｂを介して電極１２の上に付着させ、所定の形状の薄膜を形成して周波数を低下させ、水晶振動子の共振周波数を所望の周波数に調整する。周波数調整のため後から付着する金属薄膜の形状は元の電極の形状と同一または、その内側になるように付着する。もし周波数調整用薄膜が元の電極の位置からズレたり、はみ出したりすると振動子の諸定数、例えばインダクタンス等に影響することになる。
ここで、図３に示すように振動子のリード端子１５が屈曲していたり、あるいは、図４に示すように振動片をベースホルダー１４のリード端子に接着剤を用いて固定する際、所定の位置から傾いて固定されることがある。このような場合、図３に示すように、点光源付き顕微鏡１９の点光源１９ａから出射した光束Ａが振動子電極面１２で反射しても、その反射光は光束Ａとは別な角度の光束Ｂとなり顕微鏡１９ｂに戻らない。図３或いは図４に示すようにリード端子１５あるいは水晶片（水晶片とは水晶基板の表裏両面に電極を形成したものをいう）が曲がっているまま位置を修正しないで蒸着を行うと周波数調整できなかったり、周波数調整ができたとしても、蒸着膜が所望の位置からズレた位置に付着して振動子が不良品となる確率が高くなる。そのため振動子毎にリード端子１５の曲がりを修正した後で、位置合わせ行う必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の真空周波数調整装置に設けられた振動子の固定装置では、Ｘ、Ｙ及びＺテーブルだけであり、水晶片のベースホルダーからの傾きやリード端子の傾きを修正することは出来ず、振動子のリード端子を個別に調整する必要があり、このため生産性が著しく落ちコストアップになるか、あるいは不良が多く発生するという問題があった。本発明は上述したような従来の欠点を除去するためになされたものであって、上記のような種々の傾きを修正できる振動子の固定装置とし、上記位置合わせを容易にし生産性向上に適した振動子の固定装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため本発明に関わる振動子の周波数調整装置の請求項１記載の発明は、圧電振動子のリード端子を固定する固定手段を具備した半球状の回転部を固定台上部に形成した球面凹所に回転可能に保持すると共に前記固定台を直交する３軸方向に移動可能な移動テーブルに設置したものであって、前記直交する３軸方向のそれぞれと前記圧電振動子の電極面とのなす角度を、前記回転部の回転によって調整可能にしたことを特徴とする圧電振動子の固定装置。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図面に示した実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）は振動子の真空蒸着装置の周波数調整機構を示す側面図であって、本発明に係る振動子の固定装置の一実施例を示す図である。図１（ａ）は本発明の動作を説明する図で、振動子の位置合わせ（上述したように、水晶片１の電極２と、蒸着マスク６ｂと、蒸発源７とのそれぞれの中心が同一線上にあり、且つその同一線に対し前記水晶片１の電極２が垂直な状態）前の様子を示す図である。図１（ａ）に示すように固定装置に装着された振動子は、図１（ａ）の左方に示す座標軸（Ｘ、ＹおよびＺ軸）に対しリード端子５がＺ軸方向に対し図中左側に曲がっているため、振動子の電極面２が蒸発源７と蒸着マスク６ｂのそれぞれの中心線に対し垂直でなく、点光源付き顕微鏡８の光源８ａから出射した光束Ａは振動子の電極面２で反射しても、反射光束Ｂは、顕微鏡８ｂの方向へ戻らない。
【０００９】
そこで、図１（ｂ）に示すように、振動子リード端子の固定装置９を半球状回転部９ａと凹型回転台９ｂに分割し、半球状回転部９ａに取り付けたレバー９ｃ介して回転台９ｂの中で自由に回転できるようにする。レバー９ｃは継ぎ手を用いて真空容器の外に連結され、外部から前記レバー９ｃは自由に操作できる。さらに、回転台９ｂと半球状回転部９ａとの間には適度の摩擦をもたせ、レバー９ｃで位置合わせした後は他の力を加えなければその位置に静止するように設計されている。図１（ｂ）は位置合わせした後の調整装置の側面図を示し、点光源付き顕微鏡８の点光源８ａから出射した光束Ａがマスク６の位置合わせ窓６ａを通り振動子の電極２で反射し、該反射光束Ｂが再び位置合わせ窓６ａを介して顕微鏡８ｂに戻る様子を示した図である。
【００１０】
前述したように、図１（ｂ）に示す位置合わせ法は、振動子を装着した半球型回転部９ａをその取り付けたレバー９ｃによって操作し、光源８ａから出射した光束Ａが振動子の電極２に当たって反射し、顕微鏡８ｂで検出される戻り光が最大になる時が、光束Ａに対し振動子の電極が垂直になったときである。このように調整すれば、蒸発源７と蒸着マスク６ｂとを結ぶ線上に対しても垂直になる。半球型回転部９ａをあらゆる方向に回転させることにより、振動子の垂直な位置（Ｚ軸方向）からＹ軸方向の右あるいは左方向への回転ずれ、またはＸ軸方向の右あるいは左方向への回転ズレもレバー９ｃを操作することにより容易に修正できる。更に、この振動子の固定装置はＸ、Ｙ及びＺの３軸方向に移動可能な移動テーブル上に設置することによりＺ軸方向を含めたすべての方向の修正が可能になる。このような修正作業は容易であり、しかも迅速に位置合わせができるので傾いた振動子の周波数調整も可能となる。
【００１１】
以上、本発明を金属膜を圧電振動子に付着し周波数を減少させることによってて所望の周波数に調整する場合を例に説明したが、付着物は、金属に限らず絶縁物であってもよく逆に、レーザ等を用いて電極膜を剥がし周波数を上昇させて調整する場合にも適用可能である。また、水晶を用いた振動子を例に説明したが水晶のみに限定する必要はなく、セラミック振動子等他の圧電基板を用いた振動子でもよく、更に、振動子のみならず共振子でもよい。また、半球型回転部をレバーにより操作するのみならず、モーターその他の駆動手段を用いて操作するよう構成してもよいことは言うまでもない。
【００１２】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように、従来の方法に比べて、周波数調整前の工程において、振動子のリード端子を修正する等の工数の掛かる作業を省くことができる。即ち、本発明の半球型回転部に振動子のリード端子を装着し、真空蒸着装置の外部から顕微鏡とレバーを用いて、更に必要な場合にはＸ、Ｙ及びＺテーブルを用いて、位置合わせ作業が容易に行えるのでリード端子の曲がりあるいはマウント時の振動子片の曲がりが発生しても、容易な位置合わせを可能とする上で著しい効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明に係る固定装置にリード端子の曲がった振動子を装着した状態を示す側面図であり（ｂ）は本発明の固定装置を操作し位置合わせを行った後の一実施例を示す側面図である。
【図２】従来の振動子の周波数調整を示す一実施例で真空蒸着装置の中の様子を示す斜視図である。
【図３】従来のリード端子が曲がった振動子の位置合わせを行う前の一実施例を示す側面図である。
【図４】従来のマウントズレの振動子の位置合わせ行う前の一実施例を示す側面図である。
【符号の説明】
１ 水晶板
２ 電極
３ 導電性接着剤
４ ベースホルダー
５ リード端子
６ マスク
６ａ 位置合わせ窓
６ｂ 蒸着マスク
７ 蒸発源
８ 点光源付き顕微鏡
８ａ 点光源
８ｂ 顕微鏡
９ 固定装置
９ａ 半球型回転部
９ｂ 凹型の回転台
９ｃ レバー[0001]
[Field of the Invention]
The present invention relates to a vibrator fixing device used in a vacuum apparatus, and in particular, the inclination from a base holder that occurs frequently when a piezoelectric substrate is bonded to a base holder, or a vibrator before frequency adjustment is fixed to a vacuum frequency adjusting apparatus. The present invention relates to a vibrator fixing device provided with a correction device for bending of lead terminals that occur at the time.
[0002]
[Prior art]
In recent years, piezoelectric vibrators (quartz crystal vibrators, ceramic vibrators, etc.) are used in all kinds of devices from consumer equipment to industrial equipment and communication equipment as semiconductor parts as accurate frequency generating parts. It has become.
In general, a piezoelectric vibrator forms an electrode by depositing a metal thin film (gold, silver, aluminum, or the like) on both the front and back surfaces of a piezoelectric substrate by using vapor deposition or the like, and the piezoelectric substrate is attached to a base holder using a conductive adhesive. It is a two-terminal vibrating device that is configured to be bonded and fixed to a terminal and to achieve electrical conduction. As is well known, the resonance frequency of the piezoelectric vibrator is mainly determined by the shape of the piezoelectric substrate, and may deviate from a desired frequency due to processing variations during manufacturing. In order to eliminate this, it is common to perform frequency adjustment using the mass load effect.
[0003]
Here, a description will be given of a method of adjusting the frequency of the vibrator by the mass load effect (a phenomenon in which a resonance frequency is reduced by the mass of the material by attaching a thin film material such as metal to the piezoelectric substrate). For example, the resonance frequency of a high-frequency AT-cut thickness-sliding crystal resonator is substantially determined by the thickness of the crystal substrate, and therefore the crystal resonator is manufactured in advance so as to exhibit a slightly higher frequency than the desired frequency. By attaching a metal film on the electrode on the main surface of the quartz crystal substrate of this quartz crystal resonator, the frequency is lowered based on the mass load effect that the apparent thickness of the quartz crystal substrate is increased. Actually, it is necessary to finely adjust the frequency to the desired value. Therefore, while measuring the resonance frequency of the crystal resonator, a metal film is attached to the electrode on the crystal substrate using a vapor deposition device etc. The method of adjusting is common.
[0004]
FIG. 2 is a perspective view of a frequency adjusting mechanism of a conventional vacuum vapor deposition apparatus. The vibrator frequency adjustment mechanism includes a vibrator XTL mounted on the fixing device 16, a mask 17 including an alignment window 17a, a vapor deposition mask 17b, and a shutter 17c arranged on the right side thereof, an evaporation source 18, and a microscope with a point light source. 19.
In order to adjust the frequency of the crystal resonator, the lead terminal 15 of the resonator XTL is first attached to the fixing device 16. Next, the light beam emitted from the point light source 19a of the microscope 19 with the point light source disposed behind the mask 17 of the frequency adjusting mechanism is irradiated to the electrode 12 of the vibrator XTL through the alignment window 17a of the mask 17 and reflected. The position of the fixing device 16 is adjusted so that light enters the microscope 19b. This is referred to as alignment. At this time, the evaporation source 18 disposed behind the mask 17 and the centers of the vapor deposition mask 17b and the vibrator electrode 12 of the mask 17 are designed to be aligned on the same line. Since the light beam emitted from the point light source 19a of the microscope 19 with the point light source is aligned so as to return to the microscope 19b, the fixing device 16 can be moved in the three axial directions of the horizontal X, Y and vertical Z axes. It is installed on a large table.
[0005]
After the alignment as described above, a metal (not shown) as a vapor deposition material is evaporated by means such as a so-called resistance heating method in which a current is supplied to the vapor deposition source 18 to heat, and the microparticles are passed through the vapor deposition mask 17b. Then, a thin film having a predetermined shape is formed on the electrode 12, the frequency is lowered, and the resonance frequency of the crystal resonator is adjusted to a desired frequency. The metal thin film attached later for frequency adjustment is attached so that the shape of the metal thin film is the same as or inside the original electrode. If the thin film for frequency adjustment deviates from or protrudes from the original electrode position, it affects the constants of the vibrator, such as inductance.
Here, when the lead terminal 15 of the vibrator is bent as shown in FIG. 3 or when the resonator element is fixed to the lead terminal of the base holder 14 using an adhesive as shown in FIG. May be tilted and fixed from the position. In such a case, as shown in FIG. 3, even if the light beam A emitted from the point light source 19a of the microscope 19 with a point light source is reflected by the transducer electrode surface 12, the reflected light has an angle different from that of the light beam A. It becomes the light beam B and does not return to the microscope 19b. As shown in FIG. 3 or FIG. 4, the frequency adjustment is performed when vapor deposition is performed without correcting the position while the lead terminal 15 or the crystal piece (the crystal piece means that electrodes are formed on both sides of the crystal substrate) is bent. Even if the frequency cannot be adjusted or the frequency can be adjusted, the probability that the deposited film adheres to a position shifted from a desired position and the vibrator becomes a defective product increases. Therefore, it is necessary to perform alignment after correcting the bending of the lead terminal 15 for each vibrator.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the vibrator fixing device provided in the conventional vacuum frequency adjusting device described above has only the X, Y, and Z tables, and the tilt of the crystal piece from the base holder and the tilt of the lead terminal can be corrected. Therefore, it is necessary to individually adjust the lead terminals of the vibrator, which causes a problem that productivity is remarkably reduced and costs are increased, or many defects are generated. The present invention has been made in order to eliminate the above-described conventional drawbacks, and is a vibrator fixing device capable of correcting various tilts as described above, and is suitable for improving productivity by facilitating the above positioning. An object of the present invention is to provide a fixing device for a vibrator.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the vibrator frequency adjusting device according to the present invention, a hemispherical rotating part having a fixing means for fixing a lead terminal of a piezoelectric vibrator is provided on the upper part of the fixing base. wherein a fixing base which was installed in a moving table movable in three axial directions orthogonal to the electrodes of each said piezoelectric vibrator in the three axial directions of the orthogonal with rotatably holding the formed spherical recesses An apparatus for fixing a piezoelectric vibrator , wherein an angle formed with a surface can be adjusted by rotation of the rotating portion .
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings.
FIGS. 1A and 1B are side views showing a frequency adjusting mechanism of a vibrator vacuum deposition apparatus, and showing an embodiment of a vibrator fixing device according to the present invention. FIG. 1A is a diagram for explaining the operation of the present invention, in which the positions of the vibrators are aligned (as described above, the center of the electrode 2 of the crystal piece 1, the vapor deposition mask 6b, and the evaporation source 7 are the same). It is a figure which shows the state before the electrode 2 of the said crystal piece 1 is on the line and the said crystal | crystallization piece 1 is perpendicular | vertical with respect to the same line. As shown in FIG. 1 (a), the vibrator mounted on the fixing device has a lead terminal 5 with respect to the Z-axis direction with respect to the coordinate axes (X, Y and Z axes) shown on the left side of FIG. Since the electrode surface 2 of the vibrator is not perpendicular to the center lines of the evaporation source 7 and the vapor deposition mask 6b, the luminous flux A emitted from the light source 8a of the microscope 8 with a point light source is Even if it is reflected by the electrode surface 2, the reflected light beam B does not return to the direction of the microscope 8b.
[0009]
Therefore, as shown in FIG. 1 (b), the vibrator lead terminal fixing device 9 is divided into a hemispherical rotating part 9a and a concave rotating table 9b, and the rotating table 9b is attached via a lever 9c attached to the hemispherical rotating part 9a. To be able to rotate freely inside. The lever 9c is connected to the outside of the vacuum vessel using a joint, and the lever 9c can be freely operated from the outside. Further, it is designed so that moderate friction is provided between the turntable 9b and the hemispherical rotating portion 9a, and after the positioning with the lever 9c, no other force is applied to stop at that position. FIG. 1B shows a side view of the adjusting device after alignment, and the light beam A emitted from the point light source 8a of the microscope 8 with point light source passes through the alignment window 6a of the mask 6 and is reflected by the electrode 2 of the vibrator. Then, the reflected light beam B returns to the microscope 8b through the alignment window 6a again.
[0010]
As described above, in the alignment method shown in FIG. 1 (b), the hemispherical rotating part 9a equipped with the vibrator is operated by the lever 9c to which the vibrator is attached, and the light beam A emitted from the light source 8a becomes the electrode 2 of the vibrator. Is when the return light detected by the microscope 8b is maximized with respect to the luminous flux A. By adjusting in this way, it is also perpendicular to the line connecting the evaporation source 7 and the vapor deposition mask 6b. By rotating the hemispherical rotating portion 9a in any direction, the rotational displacement of the vibrator from the vertical position (Z-axis direction) to the right or left in the Y-axis direction, or to the right or left in the X-axis direction. The rotational deviation can be easily corrected by operating the lever 9c. Furthermore, by installing this vibrator fixing device on a moving table that can move in the three axial directions of X, Y, and Z, all directions including the Z-axis direction can be corrected. Such a correction operation is easy, and since the positioning can be performed quickly, the frequency of the tilted vibrator can be adjusted.
[0011]
As described above, the present invention has been described by taking as an example the case where the metal film is attached to the piezoelectric vibrator and the frequency is adjusted to reduce to the desired frequency. However, the deposit is not limited to metal and may be an insulator. Conversely, the present invention can also be applied to the adjustment by peeling off the electrode film using a laser or the like and increasing the frequency. In addition, the vibrator using the crystal is described as an example, but it is not necessary to limit to the crystal alone, and a vibrator using another piezoelectric substrate such as a ceramic vibrator may be used. Furthermore, not only the vibrator but also a resonator may be used. . Needless to say, the hemispherical rotating unit may be operated not only by a lever but also by using a motor or other driving means.
[0012]
【The invention's effect】
As described above, the present invention can save time-consuming work such as correcting the lead terminal of the vibrator in the process before frequency adjustment, as compared with the conventional method. That is, the lead terminal of the vibrator is mounted on the hemispherical rotating part of the present invention, and the position is adjusted by using a microscope and a lever from the outside of the vacuum evaporation apparatus, and further using an X, Y and Z table if necessary. Since the work can be easily performed, even if bending of the lead terminal or bending of the vibrator piece at the time of mounting occurs, there is a remarkable effect in enabling easy alignment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a side view showing a state where a vibrator having a bent lead terminal is attached to a fixing device according to the present invention, and FIG. 1B is a view after operating and fixing the fixing device of the present invention. It is a side view which shows one Example.
FIG. 2 is a perspective view showing a state in a vacuum vapor deposition apparatus in an embodiment showing frequency adjustment of a conventional vibrator.
FIG. 3 is a side view showing an embodiment before performing alignment of a vibrator in which a conventional lead terminal is bent.
FIG. 4 is a side view showing an embodiment before performing positioning of a conventional mount displacement transducer.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crystal plate 2 Electrode 3 Conductive adhesive 4 Base holder 5 Lead terminal 6 Mask 6a Positioning window 6b Deposition mask 7 Evaporation source 8 Point light source microscope 8a Point light source 8b Microscope 9 Fixing device 9a Hemispherical rotation part 9b Recessed rotation 9c lever

Claims (1)

圧電振動子のリード端子を固定する固定手段を具備した半球状の回転部を固定台上部に形成した球面凹所に回転可能に保持すると共に前記固定台を直交する３軸方向に移動可能な移動テーブルに設置したものであって、前記直交する３軸方向のそれぞれと前記圧電振動子の電極面とのなす角度を、前記回転部の回転によって調整可能にしたことを特徴とする圧電振動子の固定装置。A hemispherical rotating part having a fixing means for fixing the lead terminal of the piezoelectric vibrator is rotatably held in a spherical recess formed in the upper part of the fixing base, and the fixing base is movable in three orthogonal directions. A piezoelectric vibrator characterized in that the angle formed between each of the three orthogonal axes and the electrode surface of the piezoelectric vibrator can be adjusted by rotation of the rotating portion . Fixing device.

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