JP4920526B2 - パレット、及び圧電振動子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、パレット、圧電振動子とその製造方法、発振器、電子機器、及び電波時計に関する。

圧電振動子は、発振器、情報通信装置や携帯機器などの電子機器、家電などに、時計機能や周波数制御機構として広く用いられている。圧電振動子のパッケージとしては、箱型の形状をしたセラミックパッケージや、気密端子を用いたシリンダー型パッケージが慣用されている。

図１３（ａ）、（ｂ）は、気密端子とシリンダー型のケース（パッケージ）を示す模式図である。気密端子１は、金属製で環状のリング７内に封着用の充填材５が充填され、該充填材５には金属製細棒よりなる２本のリード２が平行に貫通固定されている。これらリード２は、リング２を間に挟んで一端側がインナーリード３とされ、他端側が外部に電気的に接続されるアウターリード４とされている。また、リード２及びリング７の表面にはメッキが施されており、インナーリード３の表面には圧電振動子片（図示せず）が接続されている。そして、ケース２０は、リング７の外形に沿って挿入されるようになっている。また、リング７とケース２０との間は、リング７の外表面の軟質金属からなるメッキ層６（図１３（ｂ）ではその厚さが誇張されて示されている）を介しての冷間圧接で気密に接合されるようになっている。

このような圧電振動子の製造方法としては、従来、複数の気密端子をパレットに保持させ、その状態で圧電振動子組立工程を流動させる手法が知られている。そして、このような手法に用いられるパレットとして、多数の貫通窓部が整列形成された絶縁性の樹脂からなるプレート本体と、導電性板バネから形成された固定バネとから構成されたものが知られている（特許文献１参照）。
特公昭５７−５０７９５号公報

ところで、圧電振動子の組立（製造）工程には、気密端子に接合された圧電振動子片の周波数を微調整するため、気密端子のアウターリードにプローブを当てて圧電振動子片を振動させつつ、発信周波数を計測する微調整工程がある。また、圧電振動子片の周波数を微調整する工程に先立ち、圧電振動子片をマウントした際の歪みを無くす等の目的でベーキングを行うベーキング工程もある。

しかしながら、前記のベーキング工程では、前記特許文献１に示されたパレットのように樹脂製であると、ベーキングのための高温真空処理により、パレット中に残留する溶剤の一部や樹脂の分解生成物などがガスとなって発生し、このアウトガスが周波数を微調整する際に製品の特性に影響を及ぼし、製品特性を損なってしまうおそれがある。さらに、繰り返して使用した際、特に高温処理に起因して変形を生じ、その後の使用に耐えられなくなってしまうことにより、コストが高いものになってしまうこともある。
また、ガスの発生をなくすべく、金属製のパレットを用いることも考えられるが、その場合には、前記の周波数を微調整する際に、２本のアウターリード間がパレットを介して導通してしまい、気密端子をパレットに保持させたままでは微調整が行えなくなってしまう。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、高温処理時におけるアウトガスの発生を防止してアウトガスによる悪影響を抑制するとともに、圧電振動子片の周波数の微調整を可能にしたパレットを提供し、さらに、このパレットを用いた圧電振動子の製造方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成するため本発明のパレットは、環状のリングと、該リングを貫通した状態で配置され、リングを間に挟んで一端側が圧電振動子片に電気的に接続されるインナーリードとされ、他端側が外部に電気的に接続されるアウターリードとされた２本のリードと、を有し、前記インナリードに圧電振動子片を接合する気密端子を、保持するための保持部を有してなるパレットであって、
金属製で板状の基材と、前記基材の、少なくとも前記保持部を形成した面に液相法でコーティングされてなる絶縁材と、を備えてなることを特徴としている。

このパレットによれば、基材を金属製にしたので、高温処理時におけるアウトガスの発生が防止され、アウトガスによる悪影響が抑制される。また、金属製であることから耐久性・耐熱性が高く、したがって繰り返しの使用によってもほとんど変形を生じることがなく、よって繰り返し使用が可能になるためコストの低減化が可能となる。
また、基材の少なくとも保持部を形成した面が絶縁材でコーティングされているので、圧電振動子片の周波数を微調整する工程において、アウターリード間の導通を確実に防止することができる。さらに、絶縁材が液相法でコーティングされているので、気相法でコーティングされた場合のように角部や凹部などでコーティング厚が薄くなるといったコーティングむらが少なく、したがって前記したようにアウターリード間の導通が確実に防止される。

また、前記パレットにおいては、前記絶縁材として絶縁性樹脂が用いられているのが好ましく、その場合に、絶縁性樹脂としてポリイミドが用いられているのが好ましい。
コーティング材としての絶縁性樹脂は、例えばポリイミドのように耐熱性に優れたものが多く、したがって分解によるガスの発生などもほとんどないことから、高温処理時におけるアウトガスの発生がほとんどなく、よって悪影響を及ぼすおそれがなくなる。
特に、ポリイミドは耐熱性が高く、また膜の密着性も強く、耐摩耗性、耐薬品性などにも優れていることから、パレットの繰り返しの頻度が多くなってもコーティング膜の劣化がほとんど起こらず、したがってパレットの繰り返し頻度を多くすることでコストの低減化を図ることができる。

また、前記パレットにおいては、前記保持部は、前記気密端子の２本のアウターリードをそれぞれ保持する２本のガイド溝からなるガイド対が、それぞれのガイド溝の一方の端部をパレットの端面側に開口して形成されているのが好ましい。
このようにすれば、ガイド溝の一方の端部がパレットの端面側に開口しているので、前記端面の外側にリングを位置させた状態で、気密端子の２本のアウターリードをそれぞれガイド溝に容易に保持させることが可能になる。したがって、例えば圧電振動子の小型化に対応して気密端子が小型化されていても、これを容易に保持することができる。

また、前記パレットにおいては、前記ガイド溝の他方の端部に連通して、該ガイド溝に保持されたアウターリードの端部を位置させる溝状の凹部が、前記パレットの端面の長さ方向に沿って形成されているのが好ましい。
このようにすれば、ガイド溝に保持したアウターリードの端部を該凹部に位置させることで、気密端子に接合された圧電振動子片の周波数を微調整する工程での処理が容易になる。すなわち、圧電振動子片の周波数を微調整する工程では、前記したようにアウターリードにプローブを当てて微調整を行うが、本発明のパレットでは溝状の凹部内にアウターリードの端部を位置させることができるので、アウターリードの端部が、凹部内にてその側方が開放された状態となる。したがって、アウターリードの端部の上部側及び側方が凹部内にて開放されていることにより、アウターリードに対するプローブの当接可能面積が大となり、プローブをアウターリードに対して正確に当てるのが容易になる。

また、前記パレットにおいては、前記ガイド対をなす２本のガイド溝間の間隔は、前記パレットの端面側の端縁部での間隔Ｗ１が、前記２本のアウターリードの前記リング側における間隔Ｗより狭く、前記凹部側での間隔Ｗ２が、前記間隔Ｗより広く形成されているのが好ましい。
パレットの端面側の端縁部における２本のガイド溝間の間隔Ｗ１が、２本のアウターリードの間隔Ｗより狭くなっているので、気密端子の２本のアウターリードをリング側からガイド溝に嵌め込んでそれぞれガイド溝に保持させることにより、ガイド溝間の土手部分に干渉されることなく、２本のアウターリードをガイド溝に容易に保持させることができる。また、凹部側での２本のガイド溝間の間隔Ｗ２が、前記間隔Ｗより広くなっているので、単に２本のアウターリードをガイド溝に保持させることにより、その端部（先端部）間を凹部内にて自然に広げることができる。よって、例えば圧電振動子の小型化に伴ってアウターリード間の間隔が狭くなっていても、端部間の間隔を自然に広げることにより、前記した周波数を微調整する工程において、凹部内にてアウタリードが互いに干渉し合うことを抑えることができる。したがって、プローブをアウターリードに対して正確に当てるのが容易になる。

また、本発明の圧電振動子の製造方法は、環状のリングと、該リングを貫通した状態で配置され、リングを間に挟んで一端側が圧電振動子片に電気的に接続されるインナーリードとされ、他端側が外部に電気的に接続されるアウターリードとされた２本のリードと、を有してなる気密端子の前記インナリードに圧電振動子片を接合し、次いで、前記圧電振動子片の周波数を微調整し、その後、前記圧電振動子片を覆ってケースを前記気密端子のリングに圧入する、圧電振動子の製造方法であって、
前記気密端子の２本のアウターリードを、前記パレットの保持部に保持させ、その状態で前記気密端子を圧電振動子組立工程に流動させることを特徴としている。
この圧電振動子の製造方法によれば、気密端子を保持させるパレットとして、アウトガスによる悪影響が抑制され、繰り返しの使用によってもほとんど変形を生じることがなく、しかも、圧電振動子片の周波数を微調整する工程においてアウターリード間の導通を確実に防止することができるものを用いているので、気密端子を圧電振動子組立工程に容易に流動させることができるとともに、周波数を微調整する工程での処理を容易にすることができる。

また、本発明の圧電振動子は、前記の製造方法によって得られたことを特徴としている。
この圧電振動子によれば、気密端子が圧電振動子組立工程を容易に流動し、また、周波数を微調整する工程での処理も容易になされて形成されたものであるから、生産性が良好であり、したがって生産コストの低減化が図られたものとなる。

また、本発明の発振器は、前記の圧電振動子が発振子として集積回路に接続されていることを特徴としている。
また、本発明の電子機器は、前記の圧電振動子を備えることを特徴としている。
また、本発明の電波時計は、前記の圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されていることを特徴としている。

この発明に係る発振器、電子機器、電波時計によれば、生産性が良好であり、生産コストの低減化が図られた圧電振動子を備えているので、これら発振器、電子機器、電波時計自体も生産性が良好であり、生産コストの低減化が図られたものとなる。

本発明のパレットによれば、アウトガスによる悪影響を抑制し、繰り返しの使用によってもほとんど変形を生じることがなく、しかも、圧電振動子片の周波数を微調整する工程においてアウターリード間の導通を確実に防止することができる。よって、繰り返しの使用を可能にしたことでコストの低減化を図ることもできる。
本発明の圧電振動子の製造方法によれば、前記パレットを用いることにより、気密端子を圧電振動子組立工程に容易に流動させることができ、また、圧電振動子片の周波数を微調整する工程での処理も容易にすることができる。
本発明の圧電振動子によれば、前記パレットが用いられることにより、生産性が良好であり、したがって生産コストの低減化が図られたものとなる。
本発明の発振器、電子機器、及び、電波時計によれば、生産性が良好であり、生産コストの低減化が図られた圧電振動子を備えているので、これら発振器、電子機器、電波時計自体も生産性が良好であり、生産コストの低減化が図られたものとなる。

以下、本発明を詳しく説明する
［パレット］
図１（ａ）、（ｂ）は本発明のパレットの一実施形態を示す図であり、（ａ）はパレットの概略構成を示す平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ部の拡大図である。
図１（ａ）、（ｂ）に示すように本実施形態のパレット１０は、長細い矩形の板状体であり、厚さが０．３ｍｍ程度から数ｍｍ程度、本実施形態では０．４ｍｍ程度に形成されたものである。また、このパレット１０は、後に詳述するように、金属製で板状の基材に絶縁材がコーティングされて、形成されたものである。

このパレット１０は、図２に示すように気密端子１を複数保持するためのもので、図１（ａ）、（ｂ）に示したように２本のガイド溝１２ａ、１２ａからなるガイド対１２を複数（本実施形態では２８個）有し、さらにこれらガイド対１２に連通する溝状の凹部１４を有したものである。

ガイド対１２は、本発明における保持部として機能するもので、図１（ｂ）に示すように２本のガイド溝１２ａ、１２ａを平行でなくハ字状に開いて配設したものであり、それぞれのガイド溝１２ａの一方の端部を、パレット１０の一方の長辺側となる端面１１側に開口した状態で形成されたものである。なお、ガイド溝１２ａの他方の端部は、前記したように凹部１４に連通し、したがってこの凹部１４内に開口したものとなっている。ガイド溝１２ａの溝の幅は、前記気密端子１のアウターリード４の外径とほぼ同じになるように形成されており、具体的には、０．２ｍｍ程度から１．０ｍｍ程度の範囲、本実施形態では０．３ｍｍ程度となっている。

なお、本実施形態では、前記端面１１側にもその長さ方向に沿って凹部１５が形成されており、前記ガイド溝１２ａ、１２ａ（ガイド対１２）は、その一方の端部が凹部１５に連通しここに開口することで、前述したようにパレット１０の端面１１側に開口した状態となっている。また、前記ガイド溝１２ａ、１２ａ（ガイド対１２）や凹部１５の開口縁にはその角部に面取り加工が施されており、後述するようにガイド溝１２ａ、１２ａ（ガイド対１２）に気密端子１のアウターリード４を嵌め込んでここに保持させる際、開口縁に引っかかることなく円滑に嵌め込めるようになっている。なお、このような角部の面取り加工は、前記した基材の全ての角部に対してなされている。
また、隣合うガイド対１２とガイド対１２との間の間隔は、図２に示すように気密端子１の２本のアウターリード４、４の先端部間の間隔と、隣合う気密端子１、１における隣合うアウターリード４、４の先端部間の間隔とがほぼ同じになるように、設定され、形成されている。

凹部１４は、前記パレット１０の端面１１の長さ方向に沿って形成されたもので、全てのガイド溝１２ａ、１２ａ（ガイド対１２）に連通することにより、これらガイド溝１２ａに保持されたアウターリード４の端部（先端部）を凹部１４内に位置させるものである。ここで、凹部１４はガイド溝１２ａ、１２ａと同じ深さに形成されたもので、本実施形態では、パレット１０の厚さが０．４ｍｍ程度であるのに対し、０．２ｍｍ程度となっている。また、該凹部１４の幅（端面１１と直交する方向の幅）は２．０ｍｍ程度となっている。このような凹部１４内にアウターリード４の端部（先端部）を位置させることにより、アウターリード４の端部は、図３に示すように該凹部１４内にてその側方が開放された状態となり、したがって上部側及び側方が凹部１４内にて開放されたものとなる。

すなわち、例えば単にガイド溝１２ａだけで凹部１４がなかったり、あるいはガイド対１２毎に凹部が形成されている場合、図３中二点鎖線で示すようにパレット１０の土手部分１３がアウターリード４の側方を閉じてしまう。すると、後述するように圧電振動子片の周波数を微調整する際に、プローブを当接させる部分がアウターリード４の上方のみに限られてしまい、ここに正確に当接させるのが難しくなってしまう。これに対して、図３中実線で示したように凹部１４をパレット１０の端面１１の長さ方向に沿って溝状に形成したことにより、アウターリード４の端部はその側方も土手部分１３に閉じられることなく開放され（露出し）、したがってその分前記プローブの当接可能面積が大となっているのである。

また、パレット１１には、図１（ａ）に示したように前記端面１１と反対の側に、複数（本実施形態では４つ）の貫通孔１６、１７、１８、１９が形成されている。これら貫通孔１６〜１９は、後述するようにこのパレット１１を圧電振動子組立工程に流動させた際の、位置決め用、あるいは搬送用に形成されたものである。

このような形状からなるパレット１１は、前記したように本実施形態では金属製の基材に絶縁性樹脂がコーティングされて形成されている。基材は、本実施形態では厚さが０．３ｍｍ程度のステンレス板からなっており、このステンレス板に、前記したガイド対１２（ガイド溝１２ａ、１２ａ）や凹部１４などがエッチング加工等によって形成されている。また、前記したようにその角部については全て面取り加工がなされている。ステンレス板として具体的には、ＳＵＳ３０４からなるものが、耐食性及び低放出ガス特性に優れているため好適とされる。

また、ＳＵＳ４００系のような磁性体については、特に磁性を利用することでパレット１０を複数並べて検査したり、工程中や工程間を移動させたい場合などに、好適となる。具体的には、組立工程中の外観や電気特性のモニタや検査、あるいはマニュアルによる修正作業等の際に、磁石を配置したトレー等にパレット１０を簡易固定することができる。また、トレーを別の作業テーブルに移動させる際にも、パレット１０の落下を防止することができる。

コーティング材となる絶縁性樹脂としては、特に限定されることなく、ポリイミド（ＰＩ）やポリアミドイミド（ＰＡＩ）など公知のものが使用可能である。中でも、ポリイミドが、耐熱性が高く膜の密着性も強く、耐摩耗性、耐薬品性などにも優れていることから、好適に用いられる。したがって、本実施形態ではコーティング材としてポリイミドが用いられている。
このポリイミドからなるコーティング材は、ポリイミド樹脂に各種のフィラー（充填材）、例えば耐熱性や耐摩耗性を向上する機能性のフィラーが適宜選択されて配合され、さらに適宜な溶媒に溶解または分散させられて用いられる。

すなわち、このパレット１０を形成するには、まず、予めガイド対１２や凹部１４などについての加工を施した基材を用意し、これを洗浄する。洗浄については、一般的な水洗で十分であるが、必要に応じて脱脂や脱錆を目的とする溶剤洗浄、酸洗浄を行ってもよい。
次に、洗浄後の基材に対し、前記のポリイミドからなるコーティング材をコーティングする。コーティング方法としては、浸漬法やスプレー法、印刷法などの液相法が採用される。コーティングについては、基材の全面、つまりその両面や端面の全てに行うことなく、少なくとも保持部であるガイド対１２を形成した面に選択的に行ってもよい。このように選択的にコーティングする場合には、スプレーガンを用いたスプレー法や、ローラーを用いた印刷法（転写法）が好適に用いられる。また、基材の全面にコーティングする場合には、浸漬法が好適に用いられる。

スプレー法や印刷法を用いて選択的にコーティングを行った場合、コーティング厚にむらがないように行うのがやや難しく、特に貫通孔１６、１７、１８、１９の内壁面やガイド溝１２ａ、凹部１４の内面に均一な厚さでコーティングするのが難しい。ただし、その場合にも、例えばスプレーガンを傾斜させた状態でスプレーし、塗布するといった工夫で、必要な均一度でコーティングを行うことができる。そして、このように選択的にコーティングを行った場合には、全面にコーティングする場合に比べ、コーティング材の量を少なくすることができ、したがって材料コストを低減することができる。
一方、全面にコーティングする場合には、コーティング材の量が相対的に多くなってしまうものの、特に浸漬法の場合では、コーティング処理を容易にすることができ、またコーティング厚も比較的均一にすることができる。

このようにしてコーティング処理を行ったら、コーティング材の配合等によっても異なるものの、例えば乾燥処理として１８０℃で２０分程度加熱し、さらに本焼成処理として２３０℃で４０分程度加熱する。
本焼成処理後に得られる絶縁材のコーティング厚としては、金属製の基材の表面に十分な絶縁性を付与できる膜厚とされ、例えば３５μｍ程度とされる。したがって、特に両面（全面）にコーティングした場合には、合計で７０μｍ程度となる。なお、このようなコーティング厚を得るため、前記したコーティング処理を必要に応じて複数回繰り返してもよい。

このようにして得られたパレット１０は、特に絶縁材が液相法でコーティングされているので、気相法でコーティングされた場合のように角部や凹部などでコーティング厚が薄くなるといったコーティングむらが少なく、したがって、パレット１０の保持部（ガイド対１２）や該保持部を形成した側の面の凹部１４内が確実に絶縁されたものとなる。

また、このパレット１０を、オーブン中にて２００℃で１２時間加熱処理し、その耐熱性を調べたところ、変形等の異常がなく、したがって耐熱性に優れていることが確認された。また、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）中に２４時間浸漬し、その後１８０℃で１２時間加熱処理し、その耐薬品性について調べたところ、異常がなく、したがって耐薬品にも優れていることが確認された。さらに、１８０℃で１２時間加熱し、パレット１０からのアウトガスについてガスクロマトグラフィー法で調べたところ、ほとんどアウトガスが発生しておらず、アウトガスの発生量は従来の樹脂製のパレットに比べて１／４０程度であった。また、絶縁性、耐摩耗性、膜密着性、曲げ強度などについても調べたところ、パレットとして要求される性能を十分に満たしていることが確認された。

また、このようなパレット１０において前記ガイド対１２は、前述したように２本のガイド溝１２ａ、１２ａが平行でなくハ字状に開いて形成されているが、その形状寸法は以下のようになっている。すなわち、図４に示すように２本のガイド溝１２ａ、１２ａ間の間隔は、パレット１０の端面１１側の凹部１５（端縁部）での間隔Ｗ１が、前記２本のアウターリード４、４のリング７側における間隔Ｗより狭く、凹部１４側での間隔Ｗ２が、前記間隔Ｗより広く形成されている。

したがって、このようなガイド対１２に気密端子１を保持させる際、そのアウターリード４、４をそれぞれガイド溝１２ａ、１２ａに容易に嵌め込めるようになっている。すなわち、パレット１０の端面１１側の凹部１５（端縁部）における２本のガイド溝１２ａ、１２ａ間の間隔Ｗ１が、２本のアウターリード４、４の間隔Ｗより狭くなっているので、これら２本のアウターリード４、４をリング７側からガイド溝１２ａ、１２ａに嵌め込んでそれぞれガイド溝１２ａ、１２ａに保持させることにより、ガイド溝１２ａ、１２ａ間の土手部分１３ａに干渉されることなく、２本のアウターリード４、４をガイド溝１２ａ、１２ａに容易に保持させることができる。
また、凹部１４側での２本のガイド溝１２ａ、１２ａ間の間隔Ｗ２が、前記間隔Ｗより広くなっているので、単に２本のアウターリード４、４をガイド溝１２ａ、１２ａに保持させることにより、その端部（先端部）間を凹部１４内にて自然に広げることができるようになっている。

次に、本発明のパレット１０を用いた圧電振動子の製造方法について述べる。
まず、図５に示す製造フローチャートに従って圧電振動子片の製造工程を説明し、続いて、本発明のパレット１０を用いた組立工程を説明する。なお、ここでは圧電振動子として圧電材料に水晶を用い、振動子片の形状を音叉型とした音叉型水晶振動子を例にして説明するが、水晶の他の振動モードであるＡＴ振動子やＢＴ振動子の場合にも、本発明の製造方法を適用することができる。また、ＬｉＮｂＯ３やＬｉＴａＯ３のような他の圧電材料を用いた振動子の場合にも、本発明の製造方法を適用することができる。

［圧電振動子片製造工程］
圧電振動子片の製造工程においては、まず、水晶のランバード原石を所定の切断角度になるように、Ｘ線回折法を援用してワークテーブルに設定し、続いて、例えばワイヤソー等の切断装置により、水晶原石をスライスして略２００μｍの厚みに切断する。切断には、通常遊離砥粒が慣用され、また、切断用のワイヤーは線径が例えば１６０μｍ程度の高炭素鋼線が用いられる（Ｓ１００）。

次に、一定の厚みになるまでウエハを研磨する。研磨は通常、粒径の粗い遊離砥粒で粗ラッピングを行い、次に粒径の細かい遊離砥粒で仕上げのラッピングを行う。この後、表面をエッチングして加工変質層を除去し、さらにポリッシュ加工及び洗浄を行って所定の厚さと所定の平面度を持つ鏡面に仕上げる（Ｓ１１０）。

続いて、スパッタリング等の成膜手段を用いて、マスク用の金属薄膜（クロムと金の積層被膜が慣用される）を所定の膜厚に堆積させる。該薄膜は、ウエハの両面に堆積させる（Ｓ１２０）。

次に、リソグラフィ技術によって音叉型振動子の外形を形成する。具体的には、レジストを塗布し、外形用マスクで両面を露光し、現像を行うことにより、外形のレジストパターンを得る。その後、エッチング液で不要な金属パターンを除去して金属のマスクパターンを得る。レジストを除去後、フッ酸系の水溶液で水晶をエッチングし、ウエハ上に複数の外形を形成する。前記した圧電振動子の小型化に伴い、振動腕の幅と振動腕の厚みとの比（振動腕幅／振動腕厚み）が小さな数値になっている。特に、この比が、１．０より小さくなると、音叉型振動子の振動腕に対する電界効率が低下し、振動子の共振抵抗値が増加し、例えば１００ｋΩを越す値になり振動子として望ましくない。この対策として、電解効率を高めて共振抵抗値を下げる目的で、振動腕に溝を形成する（Ｓ１３０）。

このように、外形と溝を形成した後、マスクとして用いた金属膜を一旦すべて剥離する。剥離後に、もう一度、ウエハの両面に、所定の膜厚で電極膜となる金属薄膜をスパッタリング等の成膜手段で所定の膜厚に堆積させる（Ｓ１４０）。前記の溝を形成した場合、溝の内面にも成膜される。膜を堆積後、前述の外形形成工程と同様にリソグラフィ技術を用いて、電極膜のパターンを形成する（Ｓ１５０）。

次に、振動腕の先端領域に重り用の膜を数ミクロンの厚さに形成した後、大気中で重り部にレーザーなど照射して、発振周波数を計測しながら、堆積させた重り膜の一部を蒸発させ、所定の範囲に周波数を合せこむ。重り用の材料としては、クロムや銀あるいは金の積層膜が慣用される。周波数調整後、ウエハの超音波洗浄を実施し、周波数調整などで発生した膜の残滓や付着異物を除去する（Ｓ１６０）。
前述の工程により、圧電振動子片を複数有するウエハが完成する。

［圧電振動子組立工程（圧電振動子の製造方法）］
続いて、図５に示した圧電振動子組立工程の製造フローチャートに従い、図６乃至図８の説明図を参考にしつつ圧電振動子組立工程を説明する。
まず、気密端子１及びケース２０をそれぞれ所定の温度でベーキングし、保管中に表面に付着した水分や放出ガス成分などを十分に脱離させる（Ｓ２００）。

続いて、本発明のパレット１０に気密端子１を複数個整列させる気密端子装着工程を行う（Ｓ２１０）。気密端子１の装着では、専用の装着治具（図示せず）を用い、図２に示したように全てのガイド対１２に対してそれぞれ気密端子１を保持させる。この気密端子１のパレット１０への装着では、予め装着治具にセットされた気密端子１を、そのアウターリード４の先端部をパレット１０のガイド対１２に差し入れるようにしてこれに嵌め込むことにより、気密端子１をガイド対１２に容易に保持させることができる。その際、ガイド溝１２ａ、１２ａ間の間隔Ｗ１、Ｗ２を、アウターリード４、４の間隔Ｗに対して前記のように形成していることから、アウターリード４、４の端部（先端部）間は凹部１４内にて自然に広がるようになる。

また、このようにして気密端子１を全てガイド対１２に保持させたら、その状態でガイド対１２上に耐熱テープ３５を貼着し、気密端子１のアウターリード４をパレット１０に固定する。ここで、耐熱テープ３５については、予め脱ガス処理したものを用いる。また、この耐熱テープ３５の貼着方法としては、例えばその一端側をパレット１０に仮付けした後、テープ３５の長さ方向に沿ってローラを走行させることで行う。

次に、振動片のマウント工程を行う（Ｓ２２０）。このマウント工程では、図６に示すように、前述した圧電振動子片製造工程で製造された圧電振動子片８を気密端子１のインナーリード３に接合する。すなわち、まず、個々の圧電振動子片８とウエハを連結している連結部（図示せず）から圧電振動子片８をレーザーや機械的手段で切り取った後、この圧電振動子片８をインナーリード３に位置合わせする。次に、インナーリード３のメッキ層（図示せず）を外部から熱を加えて溶融させ、圧電振動子片８上に形成されたマウントパッド９と接合する。メッキ層を溶融させる方法としては、レーザーや光源加熱、アーク放電熱などを用いる手法が採用可能である。あるいは、インナーリード３のメッキ層を利用せず、導電性接着剤等で圧電振動子片８を接続することも可能である。

次いで、マウント工程後の気密端子１を保持したパレット１０を、真空ベーキング炉となる真空装置の中で、所定の温度に加熱してベーキングを行う（Ｓ２３０）。これにより、マウント工程で発生した歪みを除去する（無くす）ことができる。このベーキング工程では、通常、１５０℃程度から２２０℃程度の温度で数時間から十数時間程度加熱処理する。本実施形態では、１８０℃程度で１０時間程度加熱処理する。このようにして加熱処理すると、パレット１０は基材がステンレス製（金属）であり、またポリイミド（絶縁性樹脂）からなる絶縁材でコーティングされているものの、前記したようにほとんどアウトガスがないため、従来のパレット全体が樹脂である場合のように「残留する溶剤の一部や樹脂の分解生成物などがガスとなって発生する」といった不都合が回避され、放出ガスが非常に少なく、したがって真空装置内は高真空度に維持される。また、放出ガスが少ないことから、真空ベーキング炉を構成する真空処理室内面に吸着して堆積する有機物などが少なくなり、したがって長期間に亘って処理室内面の清浄度が保される。

さらに、パレット１０は小型で厚みが十分に薄いことから、その熱容量が比較的少なく、したがってこれに整列・保持された気密端子１や圧電振動子片８も、温度上昇が早く、かつ温度分布のバラツキが少なくなる。よって、マウント工程で発生した圧電振動子片８の歪みの除去が良好になされる。なお、導電性接着剤を用いた場合には、接着剤のキュア工程後、高温に保持して接着剤のガス成分を放出させるが、その場合でも、パレット１０は前記したように耐熱性に優れているため、十分に高温の保持が可能となる。

次に、周波数調整（微調）工程を行う。すなわち、パレット１０毎に真空装置内に送り、図７に示すようにパレット１０の凹部１４内に位置するアウターリード４の端部をプローブ位置３２でプロービングし、圧電振動子片８を振動させつつ、発信周波数を計測する。そして、このように発振周波数を計測しながら圧電振動子片８の振動腕の周波数調整領域３４にレーザーを照射し、調整用の金属膜を蒸発させ、周波数を調整する（Ｓ２４０）。

このようにして周波数の微調整を行うと、パレット１０は基材に絶縁材がコーティングされており、したがってこのコーティング面は絶縁性になっているので、個々の気密端子１は互いに電気的に分離されている。したがって、パレット１０に整列した状態でその圧電振動子８を同時に発振させても、個々の気密端子１は隣合う気密端子１の干渉を受けることがない。また、アウターリード４、４は凹部１４内においてその端部間の間隔が広げられているので、気密端子１が小型化されていてそのアウターリード４の線径が細くなっていたり、アウターリード４、４間の間隔が非常に狭くなっていても、これらにプローブを容易にかつ正確に当てることができるようになっている。

また、特にアウターリード４、４の端部を凹部１４内に位置させているので、図３に示したようにアウターリード４の端部はその側方も土手部分１３に閉じられることなく開放され（露出し）ている。したがって、その分プローブの当接可能面積が大となり、プローブをアウターリード４に対して容易にかつ正確に当てることができるようになっている。

次いで、圧電振動子片８の周波数微調整後の気密端子１を保持したパレット１０を金型（図示せず）の中に複数個並べ、さらに、これに対向させて封止用のケース２０を整列配置させる。そして、封止前までの工程で吸着した水分やガス成分を脱離させるために、これら気密端子１（パレット１０）やケース２０を封止装置内に入れて十分に真空加熱する。その後、図８に示すようにケース２０を気密端子１のリング７に圧入し、前記の圧電振動子片８をケース２０内に真空気密封止する（Ｓ２５０）。このようにして真空気密封止すると、ケース２０とリング７との嵌合部では、リング７外表面の軟質金属からなるメッキ層とこれに嵌合するように設計されたケース２０とによって気密が保持される。これにより、圧電振動子が得られる。

ここで、従来のようにパレット全体が樹脂である場合には、この圧入工程（Ｓ２５０）において、樹脂製パレットからの放出ガス等によって加熱時に真空度が低下するという問題があった。しかし、本実施形態のようにステンレス製（金属製）の基材にポリイミド（絶縁材）をコーティングしたパレット１０を使用することにより、真空度の低下の問題を解消することができる。また、加熱温度についても、前記したように耐熱性に優れているため、従来と同程度以上の温度に設定することが可能であり、効率的に水分等の脱離やガスを放出させ、圧入工程時間の短縮化を図ることが可能になる。
この後、発振周波数の安定化を目的として、所定の温度でスクリーニングを行う。

その後、治具を用いてパレット１０から圧電振動子を外す（Ｓ２６０）。圧電振動子を外した後のパレット１０については再利用する。再利用する場合、使用前に以前の使用で付着したメッキ残滓等を超音波洗浄等で除去し、乾燥炉等で水分を蒸発させておく。ポリイミドがコーティングされたステンレスであり、薄厚であるため、洗浄や乾燥は容易である。このような洗浄処理を行うことで、再利用の場合にも異物等による組立工程の不良を防ぐことができる。また、このように洗浄後乾燥処理したパレット１０については、Ｓ２１０に戻して再利用する。

一方、パレット１０から外した圧電振動子については、電気特性検査装置により、発振周波数、共振抵抗値その他の電気特性を検査する（Ｓ２７０）。この電気特性検査工程では、圧電振動子のアウターリード４をプロービングすることにより、各特性を測定する。以上の工程により、音叉型水晶振動子が完成する。

このような製造方法において用いられるパレット１０にあっては、アウトガスによる悪影響を抑制し、繰り返しの使用によってもほとんど変形を生じることがなく、しかも、圧電振動子片の周波数を微調整する工程においてアウターリード４、４間の導通を確実に防止することができる。よって、繰り返しの使用を可能にしたことでコストの低減化を図ることもできる。
また、気密端子１の２本のアウターリード４、４をそれぞれガイド溝１２ａ、１２ａに容易に保持させることができるので、例えば小型化された気密端子についてもこれを圧電振動子組立工程に容易に流動させることができる。
また、このパレット１０を用いた圧電振動子の製造方法にあっては、前記パレット１０を用いることで気密端子１を圧電振動子組立工程に容易に流動させることができ、さらに、圧電振動子片の周波数を微調整する工程での処理も容易にすることができる。

［圧電振動子］
次に、前述した製造工程によって製造される圧電振動子の一実施形態として、音叉型の水晶振動子片を有底円筒状のケースで密閉したシリンダータイプの圧電振動子の構成について、図９を参照して説明する。
図９は、本発明に係る圧電振動子の一実施形態を示す概略構成図であり、図９において符号４０は、音叉型の圧電振動子片８を有した圧電振動子である。圧電振動子片８の表面には励振電極（図示せず）が形成されている。また、圧電振動子片８の振動腕の先端には重りが設けられていることにより、圧電振動子片８は所定の周波数に調整されている。

圧電振動子片８の基部に配置されたマウントパッド９は、略円筒状のリング７とリング７内に充填された充填材５内とを貫通する２本のリード２のインナーリード３側の先端に、インナーリードの３の表層に形成されたメッキ（図示せず）を溶融させて固定されたものである。そして、圧電振動子片８を覆って二点鎖線で示すケース２０が被着されており、このケース２０はリング７の外周面に嵌合されている。ケース２０とリング７の外周との嵌合は、前記したように真空雰囲気下で行われているため、ケース２０内の圧電振動子片８を囲む空間は、高真空状態に保持されて密閉されている。

また、圧電振動子片８の表面に形成された励振電極は、基部に形成されたマウントパッド９を通して２本のリード２（インナーリード３）に接続されている。該リード２はリング７の外へ延長されて外部電極（アウターリード４）を形成している。アウターリード４の表面には、図示しないメッキ層が形成されており、基板実装用のハンダに対して十分な濡れ性を有している。

このような構成からなる圧電振動子４０は、その組立工程において、気密端子１がパレット１０に容易に保持されて工程を流動して製造されたものであり、特に圧電振動子片８の周波数を微調整する工程での処理も容易になっているので、生産性が良好であり、したがって生産コストの低減化が図られたものとなる。

［発振器］
図１０は、本発明に係る音叉型水晶発振器の構成を示す概略模式図であり、前述した圧電振動子（音叉型水晶振動子）を利用した表面実装型圧電発振器の平面図を示している。 図１０に示すように、この実施形態の発振器１００は、シリンダーパッケージ型の圧電振動子４０を、集積回路１０１に電気的に接続された発振子として構成したものである。なお、圧電振動子４０については、前記実施形態のものと同様であるので、その説明を省略する。この発振器１００は、コンデンサ等の電子部品１０２が実装された基板１０３を備えている。基板１０３には、発振器用の集積回路１０１が実装されており、この集積回路１０１の近傍に、圧電振動子４０が実装されている。これら電子部品１０２、集積回路１０１及び圧電振動子４０は、図示しない配線パターンによってそれぞれ電気的に接続されている。なお、各構成部品は、図示しない樹脂によりモールドされている。

このように構成された発振器１００において、圧電振動子４０に電圧を印加すると、圧電振動子４０内の圧電振動子片２が振動し、この振動が水晶の圧電特性により電気信号に変換されて、集積回路１０１に電気信号として入力される。入力された電気信号は、集積回路１０１によって各種処理がなされ、周波数信号として出力される。これにより、圧電振動子４０が発振子として機能する。また、集積回路１０１の構成を、例えば、ＲＴＣ（リアルタイムクロック）モジュール等を要求に応じて選択的に設定することで、時計用単機能発振器等の他、当該機器や外部機器の動作日や時刻を制御したり、時刻やカレンダー等を提供したりする機能を付加することができる。

以上のように本実施形態の発振器１００によれば、上記のような小型で、かつ、短絡のおそれが無い圧電振動子４０を備えることで、小型で、信頼性の高い発振器を提供することができる。

［電子機器］
次に、本発明に係る電子機器として、前述した圧電振動子４０を有する携帯情報機器を例にして説明する。図１１は、この電子機器の構成を示すブロック図である。図１１に示すように、この実施形態の携帯情報機器１１０は、圧電振動子４０と、電力を供給するための電源部１１１とを備えている。電源部１１１は、例えば、リチウム二次電池で構成されている。この電源部１１１には、各種制御を行う制御部１１２と、時刻等のカウントを行う計時部１１３と、外部との通信を行う通信部１１４と、各種情報を表示する表示部１１５と、それぞれの機能部の電圧を検出する電圧検出部１１６とが並列に接続されている。そして、電源部１１１によって、各機能部に電力が供給されるようになっている。

制御部１１２は、各機能部を制御して音声データの送信及び受信、現在時刻の計測や表示等、シリング全体の動作制御を行う。また、制御部１１２は、予めプログラムが書き込まれたＲＯＭと、ＲＯＭに書き込まれたプログラムを読み出して実行するＣＰＵと、ＣＰＵのワークエリアとして使用されるＲＡＭ等とを備えている。

計時部１１３は、発振回路、レジスタ回路、カウンタ回路及びインターフェース回路等を内蔵する集積回路と、圧電振動子４０とを備えている。圧電振動子４０に電圧を印加すると圧電振動子片２が振動し、この振動が水晶の有する圧電特性により電気信号に変換されて、発振回路に電気信号として入力される。発振回路の出力は二値化され、レジスタ回路とカウンタ回路とにより計数される。そして、インターフェース回路を介して、制御部１１２と信号の送受信が行われ、表示部１１５に、現在時刻や現在日付或いはカレンダー情報等が表示される。

通信部１１４は、従来の携帯電話と同様の機能を有し、無線部１１７、音声処理部１１８、切替部１１９、増幅部１２０、音声入出力部１２１、電話番号入力部１２２、着信音発生部１２３及び呼制御メモリ部１２４を備えている。無線部１１７は、音声データ等の各種データを、アンテナ１２５を介して基地局と送受信のやりとりを行う。音声処理部１１８は、無線部１１７又は増幅部１２０から入力された音声信号を符号化及び複号化する。増幅部１２０は、音声処理部１１８又は音声入出力部１２１から入力された信号を、所定のレベルまで増幅する。音声入出力部１２１は、スピーカやマイクロフォン等から構成され、着信音や受話音声を拡声したり、音声を集音したりする。

また、着信音発生部１２３は、基地局からの呼び出しに応じて着信音を生成する。切替部１１９は、着信時に限って、音声処理部１１８に接続されている増幅部１２０を着信音発生部１２３に切り替えることによって、着信音発生部１２３において生成された着信音が増幅部１２０を介して音声入出力部１２１に出力される。なお、呼制御メモリ部１２４は、通信の発着呼制御に係るプログラムを格納する。また、電話番号入力部１２２は、例えば、０から９の番号キー及びその他のキーを備えていて、これら番号キー等を押下することにより、通話先の電話番号等が入力される。

電圧検出部１１６は、電源部１１１によって制御部１１２等の各機能部に対して加えられている電圧が、所定の値を下回った場合に、その電圧降下を検出して制御部１１２に通知する。このときの所定の電圧値は、通信部１１４を安定して動作させるために必要な最低限の電圧として予め設定されている値であり、例えば、３Ｖ程度となる。電圧検出部１１６から電圧降下の通知を受けた制御部１１２は、無線部１１７、音声処理部１１８、切替部１１９及び着信音発生部１２３の動作を禁止する。特に、消費電力の大きな無線部１１７の動作停止は、必須となる。更に、表示部１１５に、通信部１１４が電池残量の不足により使用不能になった旨が表示される。

すなわち、電圧検出部１１６と制御部１１２とによって、通信部１１４の動作を禁止し、その旨を表示部１１５に表示することができる。この表示は、文字メッセージであっても良いが、より直感的な表示として、表示部１１５の表示面の上部に表示された電話アイコンに、×（バツ）印を付けるようにしても良い。なお、携帯情報機器１１０は、通信部１１４の機能に係る部分の電源を、選択的に遮断することができる電源遮断部１２６を備えており、この電源遮断部１２６によって、通信部１１４の機能が確実に停止される。

この実施形態の携帯情報機器１１０によれば、前記のような小型で、かつ、短絡のおそれが無い圧電振動子４０を備えることで、小型で、信頼性の高い携帯情報機器を提供することができる。

［電波時計］
次に、本発明に係る電波時計を説明する。図１２は、この電波時計の一実施形態の構成を示すブロック図である。図１２に示すように、この実施形態の電波時計１３０は、フィルタ部１３１に電気的に接続された圧電振動子４０を備えたものであり、時計情報を含む標準の電波を受信して、正確な時刻に自動修正して表示する機能を備えた時計である。日本国内には、福島県（４０ｋＨｚ）と佐賀県（６０ｋＨｚ）とに、標準の電波を送信する送信所（送信局）があり、それぞれ標準電波を送信している。４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚのような長波は、地表を伝播する性質と、電離層と地表とを反射しながら伝播する性質とを併せもつため、伝播範囲が広く、上述した２つの送信所で日本国内を全て網羅している。

アンテナ１３２は、４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚの長波の標準電波を受信する。長波の標準電波は、タイムコードと呼ばれる時刻情報を、４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚの搬送波にＡＭ変調をかけたものである。受信された長波の標準電波は、アンプ１３３によって増幅され、複数の圧電振動子４０を有するフィルタ部１３１によって濾波、同調される。なお、圧電振動子４０として、上記搬送周波数と同一の４０ｋＨｚ及び６０ｋＨｚの共振周波数を有する圧電振動子部１３４、１３５をそれぞれ備えている。

さらに、濾波された所定周波数の信号は、検波、整流回路１３６により検波復調される。そして、波形整形回路１３７を介してタイムコードが取り出され、ＣＰＵ１３８でカウントされる。ＣＰＵ１３８では、現在の年、積算日、曜日、時刻等の情報を読み取る。読み取られた情報は、ＲＴＣ１３９に反映され、正確な時刻情報が表示される。搬送波は４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚであるから、圧電振動子部１３４、１３５は、上述した音叉型の構造を持つ圧電振動子が好適である。６０ｋＨｚを例にとれば、音叉型振動子片の寸法例として、全長が約２．８ｍｍ、基部の幅寸法が約０．５ｍｍの寸法で構成することが可能である。

この実施形態の電波時計１３０によれば、前記のような小型で、かつ、短絡のおそれが無い圧電振動子４０を備えることで、小型で、信頼性の高い電波時計を提供することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、振動のモードは、音叉型である屈曲振動に限定されず、厚み滑り振動モード等の他の振動モードの振動片であってもよい。また、圧電体材料は、水晶に限定されず、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ランガサイト等の圧電材料であってもよい。
また、本発明は前記実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の種々の変更が可能である。例えば、前記実施形態のパレットでは基材としてステンレスを用いたが、他の金属あるいは合金を用いることもできる。さらに、前記実施形態では基材にコーティングされる絶縁材として絶縁性樹脂を用いたが、絶縁材として例えばガラスを用いることもできる。その場合、ガラスを溶融しておき、その中に基材を浸漬し引き上げることにより、基材に対してガラスを液相法でコーティングすることができる。

（ａ）、（ｂ）は本発明のパレットの一実施形態を示す図である。 図１に示したパレットの気密端子を保持した状態を示す平面図である。 図２のＢ−Ｂ線矢視断面図である。 図２の要部拡大図である。 圧電振動子の製造工程を説明するためのフローチャートである。 圧電振動子の製造工程説明図である。 圧電振動子の製造工程説明図である。 圧電振動子の製造工程説明図である。 本発明に係る圧電振動子の一実施形態を示す概略構成図である。 本発明に係る発振器の概要図である。 本発明に係る電子機器のブロック図である。 本発明に係る電波時計のブロック図である。 （ａ）、（ｂ）は、気密端子とシリンダー型のケース（パッケージ）を示す模式図である。

符号の説明

１…圧電振動子、２…リード、３…インナーリード、４…アウターリード、５…充填材、７…リング、８…圧電振動子片、１０…パレット、１１…端面、１２…ガイド対（保持部）、１２ａ…ガイド溝、１４…凹部、２０…ケース、４０…圧力振動子

Claims (7)

1. 環状のリングと、該リングを貫通した状態で配置され、リングを間に挟んで一端側が圧電振動子片に電気的に接続されるインナーリードとされ、他端側が外部に電気的に接続されるアウターリードとされた２本のリードと、を有し、前記インナリードに圧電振動子片を接合する気密端子を、保持するための保持部を有してなるパレットであって、
   金属製で板状の基材と、
   前記基材の、少なくとも前記保持部を形成した面に液相法でコーティングされてなる絶縁材と、を備えてなることを特徴とするパレット。
2. 前記絶縁材として、絶縁性樹脂が用いられてなることを特徴とする請求項１記載のパレット。
3. 前記絶縁性樹脂が、ポリイミドであることを特徴とする請求項２記載のパレット。
4. 前記保持部は、前記気密端子の２本のアウターリードをそれぞれ保持する２本のガイド溝からなるガイド対が、それぞれのガイド溝の一方の端部をパレットの端面側に開口して形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のパレット。
5. 前記ガイド溝の他方の端部に連通して、該ガイド溝に保持されたアウターリードの端部を位置させる溝状の凹部が、前記パレットの端面の長さ方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項４記載のパレット。
6. 前記ガイド対をなす２本のガイド溝間の間隔は、前記パレットの端面側の端縁部での間隔Ｗ１が、前記２本のアウターリードの前記リング側における間隔Ｗより狭く、前記凹部側での間隔Ｗ２が、前記間隔Ｗより広く形成されていることを特徴とする請求項５記載のパレット。
7. 環状のリングと、該リングを貫通した状態で配置され、リングを間に挟んで一端側が圧電振動子片に電気的に接続されるインナーリードとされ、他端側が外部に電気的に接続されるアウターリードとされた２本のリードと、を有してなる気密端子の前記インナリードに圧電振動子片を接合し、次いで、前記圧電振動子片の周波数を微調整し、その後、前記圧電振動子片を覆ってケースを前記気密端子のリングに圧入する、圧電振動子の製造方法であって、
   前記気密端子の２本のアウターリードを、請求項１〜６のいずれか一項に記載のパレットの保持部に保持させ、その状態で前記気密端子を圧電振動子組立工程に流動させることを特徴とする圧電振動子の製造方法。

Images