專利名稱：石英晶體振蕩器的制造方法及石英晶體振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是石英晶體振蕩器的制造方法及石英晶體振蕩器，特別是涉及，對于安裝于振蕩器外殼的晶體振動片，通過將進(jìn)行了除去其一部分的除去加工(removal)的晶體振動片以安裝于振蕩器外殼的狀態(tài)再次進(jìn)行蝕刻，使因除去加工而惡化的溫度漂移特性復(fù)原的石英晶體振蕩器的制造方法及石英晶體振蕩器(quartz oscillator)。
背景技術(shù)：
作為石英晶體振蕩器之一的振動陀螺(oscillation gyro)，被使用于飛機(jī)、車輛等的移動體的位置控制裝置，汽車的導(dǎo)航系統(tǒng)，攝影機(jī)的手振檢測裝置等中。
該振動陀螺中，一般有二腳或三腳音叉型晶體陀螺(適當(dāng)?shù)睾喎Q為振動陀螺)。
二腳音叉型晶體陀螺，由設(shè)有驅(qū)動用壓電元件的第一振動體和設(shè)有檢測用壓電元件的第二振動體構(gòu)成；三腳音叉型晶體陀螺，由設(shè)有驅(qū)動用壓電元件的第一及第二振動體、和設(shè)有檢測用壓電元件的第三振動體構(gòu)成。
例如，二腳音叉型晶體陀螺，通過使設(shè)有驅(qū)動電極的振動體(驅(qū)動腳)激勵，使設(shè)有檢測電極的振動體(檢測腳)在與激勵方向相同的方向上諧振。若將該二腳音叉型晶體振動片收容于外殼而構(gòu)成的石英晶體振蕩器進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的話，設(shè)有檢測電極的振動體通過由旋轉(zhuǎn)而受到的哥氏力，在與激勵方向垂直相交的方向上振動，通過利用檢測電極檢測該振動，能夠檢測出石英晶體振蕩器旋轉(zhuǎn)的角速度。
另外，上述振動陀螺由于是通過積分角速度來計算出旋轉(zhuǎn)的角度的，因此角速度的誤差累積，該被累積的誤差成為角度的誤差。因此，為了提高振動陀螺的測定精度，必須降低角速度的誤差。
作為產(chǎn)生角速度誤差的第一主要原因，可以列舉出晶體振動片的加工方法。一般地，晶體振動片是對形成有耐蝕膜紋理的平板狀晶體片實施濕式蝕刻加工(wet etching)，制成與耐蝕膜紋理一致的所希望形狀的振動片，但是晶體中存在蝕刻各向異性，在進(jìn)行濕式蝕刻時無法加工成與耐蝕膜紋理同樣的形狀，被蝕刻的端面的一部分上會殘留有蝕刻殘渣。音叉型石英晶體振蕩器的情況下，由于該蝕刻殘渣殘留在與振動體的激勵方向一致的一側(cè)，因此妨礙了振動體向激勵方向振動。由此，在石英晶體振蕩器不旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，由于振動體在激勵方向上不做直線振動，而是進(jìn)行橢圓軌跡的振動，因此存在將該振動成分作為利用哥氏力的振動而檢測的情況。
針對上述主要原因，開發(fā)出各種各樣的使振動體在同一方向上振動的技術(shù)。
例如，專利文獻(xiàn)1中公開有如下技術(shù)，即在未賦予作為振動陀螺的角速度傳感器以角速度的狀態(tài)下，對第一振動體或第二振動體的驅(qū)動電極外加交流電壓，為了使來自此時的檢測電極的輸出信號大致為零，在第一振動體或第二振動體的折角線(角部)，使嵌入有磨料的膠帶滑動并設(shè)置研磨部的角速度傳感器的特性調(diào)整方法的技術(shù)。
使用該技術(shù)的話，可以在振動體的折角線上設(shè)置表面粗糙度為2μm及小于2μm的研磨部，從而能夠精確地調(diào)整各振動體的平衡，能夠使未賦予角速度狀態(tài)的輸出信號大致接近于零。
另外，作為產(chǎn)生角速度誤差的第二主要原因，可以列舉出溫度變化。即使不使石英晶體振蕩器旋轉(zhuǎn)，而以規(guī)定的溫度(一般為常溫)精確地調(diào)整各振動體的平衡，使各振動體在同一方向上振動，一旦溫度發(fā)生變化，則也會進(jìn)行橢圓軌跡的振動，并將該振動成分作為利用哥氏力的振動而檢測。
而且，將由溫度變化而引起輸出值發(fā)生變化的特性稱為溫度漂移特性，上述第二主要原因是由晶體振動片引起的溫度漂移特性，必須使該溫度漂移特性穩(wěn)定。但是，該溫度漂移特性發(fā)生的機(jī)理在技術(shù)上未被解釋清楚，另外，使溫度漂移特性提高的技術(shù)也不存在。
專利文獻(xiàn)1特開2002-243451號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題但是，專利文獻(xiàn)1所公開的角速度傳感器的特性調(diào)整方法的技術(shù)，即對各振動體進(jìn)行研磨等的機(jī)械除去加工，精密地調(diào)整各振動體的平衡的技術(shù)，存在無法使起因于上述晶體振動片的溫度漂移特性穩(wěn)定的問題。
本發(fā)明是為了解決上述問題，其目的在于提供一種能夠使起因于晶體振動片的溫度漂移特性穩(wěn)定化的石英晶體振蕩器的制造方法及石英晶體振蕩器。
而且，本發(fā)明人以提高振動陀螺的測定精度為目的，通過專心致力于研究開發(fā)，成功地在技術(shù)上確定了使起因于晶體振動片的溫度漂移特性穩(wěn)定化的方法。
解決課題的手段為了達(dá)到該目的，本發(fā)明的石英晶體振蕩器的制造方法具有通過蝕刻加工將晶體振動片加工為規(guī)定形狀的外形蝕刻工序；在加工為規(guī)定形狀的上述晶體振動片上形成電極的電極形成工序；將形成有上述電極的晶體振動片安裝于振蕩器外殼的安裝工序；將在該安裝工序中被安裝的上述晶體振動片驅(qū)動并檢測漏泄振動，根據(jù)該被檢測的漏泄振動對上述晶體振動片進(jìn)行其一部分除去加工的漏泄振動調(diào)整工序；以及將進(jìn)行了上述除去加工的晶體振動片再次進(jìn)行蝕刻的再蝕刻工序。
這樣做的話，能夠使起因于晶體振動片的溫度漂移特性穩(wěn)定化。
另外，本發(fā)明的石英晶體振蕩器的制造方法是作為，在所說的再蝕刻工序中將上述晶體振動片與上述振蕩器外殼一同浸漬于蝕刻劑中的方法。
另外，本發(fā)明的石英晶體振蕩器的制造方法是作為，在所說的漏泄振動調(diào)整工序中，將上述再蝕刻工序中的漏泄調(diào)整量進(jìn)行估算，在達(dá)到目標(biāo)值之前進(jìn)行結(jié)束機(jī)械除去加工的第一次漏泄調(diào)整，進(jìn)而，在所說的再蝕刻工序中，進(jìn)行將上述晶體振動片蝕刻的第二次漏泄調(diào)整直至達(dá)到上述目標(biāo)值的方法。
這樣做的話，在再蝕刻工序中能夠有效地進(jìn)行漏泄調(diào)整，另外，能夠防止超過目標(biāo)值從而被腐蝕的不良情況的發(fā)生。
另外，本發(fā)明的石英晶體振蕩器的制造方法是作為，在所說的再蝕刻工序中具有，在進(jìn)行了上述第二次漏泄檢測之后對上述晶體振動片進(jìn)一步進(jìn)行僅除去微量的除去加工的微量除去加工工序的方法。
這樣，在再蝕刻工序中，若在進(jìn)行了第二次漏泄調(diào)整之后對晶體振動片進(jìn)一步進(jìn)行僅除去微量的除去加工的話，能夠精確地調(diào)整晶體振動片的平衡。
另外，本發(fā)明的石英晶體振蕩器的制造方法是作為具有洗滌工序的方法，該洗滌工序用于在進(jìn)行了上述微量除去加工之后將上述晶體振動片進(jìn)行洗滌。
這樣，若在進(jìn)行了微量除去加工之后將晶體振動片進(jìn)行洗滌的話，能夠有效地消除除去加工時產(chǎn)生的除去屑。
另外，本發(fā)明的石英晶體振蕩器的制造方法是作為，在所說的漏泄振動調(diào)整工序中，對上述晶體振動片進(jìn)行機(jī)械除去加工的方法。
這樣，機(jī)械除去的話，能夠有效地進(jìn)行除去作業(yè)。
另外，本發(fā)明的石英晶體振蕩器的制造方法是作為，在所說的漏泄振動調(diào)整工序中，對上述晶體振動片進(jìn)行利用激光的除去加工的方法。
這樣，使用激光進(jìn)行除去加工的話，能夠進(jìn)行微量的除去。
另外，本發(fā)明的石英晶體振蕩器的制造方法是，將在上述漏泄振動調(diào)整工序中對上述晶體振動片進(jìn)行的除去加工，對上述晶體振動片的具有驅(qū)動電極的驅(qū)動腳進(jìn)行。特別是對驅(qū)動腳的角部進(jìn)行上述除去加工。
這樣，對驅(qū)動腳、特別是對其角部進(jìn)行除去加工的話，則微調(diào)變得容易。
另外，本發(fā)明的石英晶體振蕩器的制造方法是作為，在將所說的晶體振動片及所說的振蕩器外殼的一部分進(jìn)行樹脂密封后浸漬于上述蝕刻劑中的方法。
這樣做的話，因為能夠從蝕刻劑的浸漬中有效地進(jìn)行保護(hù)，所以例如能夠防止上述部分被蝕刻劑腐蝕的不良情況。
另外，本發(fā)明的石英晶體振蕩器的制造方法是作為，以氫氟酸或?qū)浞嶙鳛橹饕煞值囊后w作為所說的蝕刻劑的方法；這樣做的話，能夠?qū)⒕w振動片有效地蝕刻成形。
進(jìn)而，本發(fā)明的石英晶體振蕩器的制造方法是作為，將在氫氟酸中混合氟化銨所形成的液體作為所說的以氫氟酸為主要成分的液體的方法；這樣做的話，能夠使蝕刻劑的能力(蝕刻速率—etching rate)穩(wěn)定。
另外，本發(fā)明的石英晶體振蕩器的制造方法是作為，在所說的安裝工序中，使用粘接劑、金屬線、導(dǎo)電性粘接劑及/或球形凸塊(ball bump)將上述晶體振動片安裝于上述振蕩器外殼的方法。
這樣做的話，能夠?qū)⒕w振動片有效地安裝于振蕩器外殼，并且能夠經(jīng)受得住再蝕刻。
另外，本發(fā)明的石英晶體振蕩器的制造方法是作為，所說的晶體振動片設(shè)有，具有驅(qū)動電極的驅(qū)動腳和具有檢測電極的檢測腳；在所說的再蝕刻工序中，具有將上述驅(qū)動腳的諧振頻率與上述檢測腳的諧振頻率的差調(diào)整為規(guī)定值的失諧度調(diào)整工序的方法。特別是，在上述失諧度調(diào)整工序中被調(diào)整的失諧度以180±30Hz或200±50Hz為佳。
這樣，調(diào)整失諧度的話，能夠使晶體振動片間的失諧度偏差減小，因此也能夠使輸出的偏差減小。
另外，本發(fā)明的石英晶體振蕩器，具有利用上述石英晶體振蕩器的制造方法而制造的構(gòu)成。這樣，本發(fā)明作為石英晶體振蕩器也是有效的，能夠使石英晶體振蕩器的溫度漂移特性提高。
進(jìn)而，本發(fā)明的石英晶體振蕩器，具有將上述石英晶體振蕩器作為陀螺的構(gòu)成。這樣做的話，在石英晶體振蕩器為陀螺的情況下，能夠使角度的測定精度提高。
發(fā)明的效果如果采用本發(fā)明的石英晶體振蕩器的制造方法及石英晶體振蕩器，能夠?qū)?gòu)成晶體振動片的振動體的振動方向控制于同一方向上，因此能夠使形成為陀螺的情況下的漏泄輸出大致接近于零。另外，能夠起因于晶體振動片的溫度漂移特性穩(wěn)定化。進(jìn)而，通過調(diào)整失諧度，能夠減小輸出的偏差。


圖1是說明本發(fā)明的石英晶體振蕩器的制造方法的概略流程圖。
圖2是用于說明本發(fā)明石英晶體振蕩器的制造方法中晶體蝕刻工序的、晶體薄片的概略平面圖。
圖3是用于說明本發(fā)明石英晶體振蕩器的制造方法中電極膜成形工序的、主要部分的概略放大俯視圖。
圖4是用于說明本發(fā)明石英晶體振蕩器的制造方法中晶體裝載工序的、振蕩器外殼的概略放大圖，(a)表示平面圖，(b)表示A-A剖面圖。
圖5是用于說明本發(fā)明石英晶體振蕩器的制造方法中進(jìn)行漏泄調(diào)整前的狀態(tài)的、振動體的概略俯視圖。
圖6是用于說明本發(fā)明石英晶體振蕩器的制造方法中漏泄振動調(diào)整工序的、振動體的概略剖面圖。
圖7表示本發(fā)明石英晶體振蕩器的制造方法中失諧度與相對輸出的特性圖。
圖8是用于說明本發(fā)明石英晶體振蕩器的制造方法中從漏泄振動調(diào)整工序至再蝕刻工序為止的工序的概略流程圖。
圖9表示本發(fā)明石英晶體振蕩器的制造方法中相對于再蝕刻時間的失諧度變化與CI值變化的特性圖。
圖10是用于說明本發(fā)明石英晶體振蕩器的制造方法中再蝕刻對溫度漂移特性帶來的效果的、溫度漂移曲線示意圖。
符號說明1晶體振動片2晶體薄片4振蕩器外殼5磨具11a、11b、11c振動體12 基部13 連接部41 連接電極42 金屬線121 外部連接電極
1L、1R、1D、1U驅(qū)動電極2L、2R、2D、2U驅(qū)動電極3G接地電極3D、3U檢測電極實施發(fā)明的最佳形態(tài)以下，參照附圖對本發(fā)明的最佳實施形態(tài)進(jìn)行詳細(xì)的說明。
圖1是說明本發(fā)明的石英晶體振蕩器的制造方法的概略流程圖。
另外，圖2是用于說明本發(fā)明石英晶體振蕩器的制造方法中晶體蝕刻工序的、晶體薄片的概略平面圖。
在圖1、2中，作為石英晶體振蕩器的振動陀螺的制造方法，首先是制造作為振動陀螺的主要零件的晶體振動片1。晶體振動片1，在晶體蝕刻工序中由一塊晶體薄片2制造出多個。
即，對于晶體薄片2，進(jìn)行Cr和Au的成膜、涂敷保護(hù)膜、掩模曝光、顯影、蝕刻、以及剝離保護(hù)膜等的作業(yè)，在晶體薄片2的兩面上成形對應(yīng)于晶體振動片1的外形的多個Cr/Au層。接著，使用以溶解晶體的氫氟酸作為主要成分的蝕刻劑，進(jìn)行晶體蝕刻并將晶體振動片1的元件外形加工成規(guī)定形狀(晶體蝕刻工序步驟S1)。
在本實施形態(tài)中，將晶體振動片1作為三腳音叉型晶體陀螺，晶體振動片1的規(guī)定形狀如圖2所示，三條振動體11a、11b、11c為方形柱狀、連接各振動體11a、11b、11c的基部12為矩形板狀。在此，振動體11a為設(shè)有驅(qū)動電極1D、1U、1L、1R的第一振動體，振動體11b為設(shè)有驅(qū)動電極2D、2U、2L、2R的第二振動體，振動體11c為設(shè)有檢測電極3D、3U和接地電極3G的第三振動體(參照圖3)。
另外，支持部14通過晶體薄片2和連接部13被連接，表面上設(shè)有外部連接電極121(參照圖4)。
而且，雖未進(jìn)行圖示，但是在將振動陀螺作為二腳音叉型晶體陀螺的情況下，晶體振動片的規(guī)定形狀為，兩條振動體是方形柱狀、連接各振動體的基部是矩形板狀。
接著，對進(jìn)行了晶體蝕刻的各晶體振動片1，將形成于頂面和底面的Cr/Au層剝離，接著通過蒸鍍等，在各晶體振動片1的整個面上重新成膜Cr/Au層。
接著，進(jìn)行保護(hù)膜電沉積、曝光、顯影、Au蝕刻、Cr蝕刻及保護(hù)膜剝離等的作業(yè)，對連接于晶體薄片2狀態(tài)的多個晶體振動片1形成規(guī)定的電極膜(電極膜形成工序步驟S2)。接著，從晶體薄片切斷各晶體振動片1。
圖3是用于說明本發(fā)明石英晶體振蕩器的制造方法中電極膜成形工序的、主要部分的概略放大俯視圖。
在該圖中，晶體振動片1，在振動體(驅(qū)動腳)11a、11b上形成驅(qū)動電極1L、1R、1D、1U及2L、2R、2D、2U，在振動體(檢測腳)11c上形成接地電極3G和檢測電極3D、3U。
而且，晶體振動片1，形成有五個凸緣作為外部連接電極121，電極1D、1U、2L、2R與第一凸緣連接，電極1L、1R、2D、2U與第二凸緣連接，接地電極3G和檢測電極3D、3U分別與專用的凸緣連接。
圖4是用于說明本發(fā)明石英晶體振蕩器的制造方法中晶體裝載工序的、振蕩器外殼的概略放大圖，(a)表示平面圖，(b)表示A-A剖面圖。
在該圖中，晶體振動片1，支持部14通過粘接劑(未圖示)固定于能夠收容晶體振動片1的矩形箱狀的振蕩器外殼4。因此，各振動體11a、11b、11c，能夠不與振蕩器外殼4接觸而進(jìn)行振動。
另外，配置于支持部14的五個外部連接電極121，通過引線接合法利用金屬線(Au線)42，分別與配設(shè)于振蕩器外殼4上的五個連接電極41連接(晶體裝載工序步驟S3)。
另外，將晶體振動片1安裝于振蕩器外殼4的方法，并不限于上述方法，例如也可以使用導(dǎo)電性粘接劑及/或球形凸塊等將外部連接電極121連接固定于連接電極41。這樣做的話，能夠有效地將晶體振動片1安裝于振蕩器外殼4，并且能夠經(jīng)受得住再蝕刻。
接著，對振動體11a、11b、11c進(jìn)行振動體特性的調(diào)整。
首先，參照附圖對進(jìn)行振動體特性調(diào)整前的狀態(tài)進(jìn)行說明。
圖5是用于說明本發(fā)明石英晶體振蕩器的制造方法中進(jìn)行漏泄調(diào)整前的狀態(tài)的、振動體的概略俯視圖。
在該圖中，振動陀螺的晶體振動片1，由于必須形成驅(qū)動振動和檢測振動的諧振頻率接近300Hz左右的構(gòu)成，因此，起因于加工精度和晶體的結(jié)晶各向異性等，在驅(qū)動振動(X軸方向的振動)之外，產(chǎn)生在晶體振動片1未旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下不能產(chǎn)生的檢測振動(Z′軸方向的振動)。而且，在驅(qū)動振動的基礎(chǔ)上產(chǎn)生檢測振動的話，振動體11a、11b前端的軌跡，不形成向X軸方向的直線振動，而是成為在與X-Z′平面平行的平面內(nèi)描繪出橢圓軌道那樣的振動。另外，振動體11c前端的軌跡成為向Z′軸方向的直線振動。此時，從檢測電極3D、3U產(chǎn)生與哥氏力無關(guān)的漏泄振動(漏泄輸出)，這成為噪音和漂移的原因。
上述橢圓軌道的振動和向Z′軸方向的直線振動，可以通過將晶體振動片1的一部分進(jìn)行倒角加工(chamfering)而進(jìn)行修正。例如，通過將振動體(驅(qū)動腳)11a、11b和振動體(檢測腳)11c的一方或兩方的折角線(角部)進(jìn)行倒角加工并除去，可以進(jìn)行修正。特別是，若通過將振動體(驅(qū)動腳)11a、11b的角部進(jìn)行倒角加工而除去的話，可以有效地進(jìn)行修正。
倒角加工(除去加工)，可以采用使用研磨裝置等機(jī)械地進(jìn)行的方法、使用激光等電氣地進(jìn)行的方法、使用熔融劑等化學(xué)地進(jìn)行的方法等。
作為上述倒角加工的一例，參照附圖對使用研磨裝置的機(jī)械方法進(jìn)行說明。
圖6是用于說明本發(fā)明石英晶體振蕩器的制造方法中漏泄振動調(diào)整工序的、振動體的概略剖面圖。
該圖中機(jī)械倒角加工是，例如使用以將板狀的磨具5單臂支持的狀態(tài)進(jìn)行往復(fù)振動的研磨裝置(未圖示)，一邊監(jiān)控起因于檢測振動方向(Z′軸方向)的振動成分的輸出，一邊使漏泄輸出變小而進(jìn)行的(漏泄振動調(diào)整工序步驟S4)。
在上述漏泄振動調(diào)整工序中，為了不過分研磨而階段性地進(jìn)行倒角，而且每次都將倒角量(研磨距離)和漏泄輸出進(jìn)行對比。因此，在漏泄振動調(diào)整工序的最后階段，可以估計為了使漏泄輸出達(dá)到目標(biāo)值，之后再研磨多少即可。
在此，考慮到后述的再蝕刻工序中漏泄輸出的減少量再結(jié)束上述研磨加工為佳。這樣做的話，已進(jìn)行了再蝕刻時，研磨后變粗糙的晶體面比其他面更多地被溶解被倒角，因此，能夠使漏泄輸出進(jìn)入目標(biāo)值的大致中央。
而且，在使用激光進(jìn)行漏泄調(diào)整的情況下，例如，由激光發(fā)生裝置對振動體11a、11b的任意的折角線(角部)照射激光并進(jìn)行倒角。若利用使用激光的方法的話，能夠進(jìn)行微量的除去，因此能夠精確地調(diào)整振動體11a、11b、11c的平衡。由此，在未賦予角速度的狀態(tài)下，能夠調(diào)整為來自設(shè)置于振動體(檢測腳)11c的檢測電極3D、3U的輸出信號大致為零。
接下來，測定失諧度(失諧度測定工序步驟S5)。
所謂的失諧度，是由驅(qū)動振動的諧振頻率與檢測振動的諧振頻率的差定義的、是決定振動陀螺的輸出的要素。該失諧度與陀螺的輸出大致成反比，由于其微小的變化就使陀螺的輸出發(fā)生很大的變化，因此必須正確地設(shè)定其值。
而且，驅(qū)動振動的諧振頻率，通過使用圖3所示的驅(qū)動電極1L、1R、1D、1U、2L、2R、2D、2U使振動體11a、11b自激振蕩能夠進(jìn)行測定，另外，檢測振動的諧振頻率，通過使用檢測電極3D、3U使振動體11c自激振蕩能夠進(jìn)行測定。而且，能夠由兩者的諧振頻率的差求出失諧度。
但是，以現(xiàn)在的晶體的加工精度處于，將上述失諧度小的方面，在溫度特性惡化，或使對于振動的疑似輸出不出現(xiàn)的范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)定變得困難，另外，大的方面，難以設(shè)定在能夠使所希望的輸出發(fā)揮到最大限度的設(shè)定值的范圍內(nèi)的狀況。另外，如果僅是驅(qū)動振動的頻率的調(diào)整的話，如使用于一般的振蕩器用音叉那樣，也可以通過使振動腳前端部的質(zhì)量變化的頻率調(diào)整方法等進(jìn)行調(diào)整，但是在該方法中，由于驅(qū)動振動和檢測振動雙方的諧振頻率僅變化大致相同的量，因此失諧度的調(diào)整是困難的。
但是，實際上由于以下的理由失諧度調(diào)整的必要性正在提高。即，以現(xiàn)在的工藝方法制造的晶體振動片的失諧度的偏差，在一塊晶片(晶體振動片60個)上為±80Hz。進(jìn)而，一組(晶片30塊)中有±150Hz的偏差。在輸出小也可以的情況下，增大失諧度，不調(diào)整失諧度也能夠進(jìn)行制造。但是，在需要大的輸出并希望減小失諧度的情況下，為了控制輸出的偏差，失諧度調(diào)整是必須的。
在此，失諧度如圖7所示那樣，絕對值越小輸出越大，對于失諧度變化的輸出變化也變大。因此，必須調(diào)整為失諧度的偏差減小。
如圖7所示，調(diào)整失諧度的話，能夠?qū)⑹еC度偏差控制于±30Hz，因此，失諧度為180±30Hz，相對輸出為1.7±0.2，從而能夠進(jìn)行高輸出且使輸出的偏差為0.4。即使失諧度為200±50Hz，也能夠獲得相對輸出為1.6±0.3。
而且，在不調(diào)整失諧度時，必須如上述那樣在±150Hz的偏差中調(diào)整輸出，因此，為了使輸出的偏差在0.5以內(nèi)，必須如圖7所示那樣使失諧度為400±150Hz，使相對輸出為1.1±0.2。
因此，在本實施形態(tài)中進(jìn)行失諧度的調(diào)整。具體地說，通過以晶體振動片1安裝于振蕩器外殼4的狀態(tài)將晶體振動片1連同振蕩器外殼4進(jìn)行再蝕刻(再蝕刻工序步驟S6)，使檢測振動的諧振頻率變化，從而調(diào)整失諧度和漏泄振動。
接下來，參照附圖對從漏泄振動調(diào)整工序(步驟S4)至再蝕刻工序(步驟S6)為止的工序進(jìn)行詳細(xì)的說明。
圖8是用于說明本發(fā)明石英晶體振蕩器的制造方法中從漏泄振動調(diào)整工序至再蝕刻工序為止的工序的概略流程圖。
在該圖中，首先，安裝有晶體振動片1的振蕩器外殼4被固定于漏泄輸出測定用的測定裝置(未圖示)上，測定未賦予振蕩器外殼4以角速度的狀態(tài)下發(fā)生的漏泄輸出，判斷該漏泄輸出的程度是否超過規(guī)定值(步驟S41)。
然后，在漏泄輸出的程度超過規(guī)定值的情況下，將振動體11a、11b的折角線(角部)進(jìn)行研磨(步驟S42)直至漏泄輸出變?yōu)槟繕?biāo)值。該目標(biāo)值是考慮到如上述那樣由再蝕刻工序也引起的漏泄輸出減少的程度而被適當(dāng)設(shè)定的。
另外，在漏泄輸出未超過規(guī)定值的情況下，向上述失諧度測定工序(步驟S5)移動。
接著，在失諧度測定工序(步驟S5)中，如上述那樣分別測定驅(qū)動振動的諧振頻率和檢測振動的諧振頻率，判斷該失諧度是否進(jìn)入規(guī)定范圍。
然后，在失諧度進(jìn)入規(guī)定范圍的情況下，向步驟S61轉(zhuǎn)移，在失諧度未進(jìn)入規(guī)定范圍的情況下，向步驟S62轉(zhuǎn)移。
在步驟S61中，判斷步驟S41中是否已研磨過振動體11a、11b。未進(jìn)行研磨的，測定調(diào)整全部結(jié)束。
另外，在步驟S61中即使在失諧度已進(jìn)入規(guī)定范圍的情況下，已研磨過振動體11a、11b的，也向步驟S62轉(zhuǎn)移。
在步驟S62中，按照失諧度的偏移量和漏泄輸出實施再蝕刻工序。即，對于步驟S5中失諧度未進(jìn)入規(guī)定范圍的情況下，實施再蝕刻直至失諧度進(jìn)入規(guī)定范圍。
而且，在本實施形態(tài)中，因為利用使用于振動陀螺的晶體振動片1，所以在此優(yōu)先調(diào)整失諧度。例如，晶體振動片1為通常振子的情況下，僅考慮漏泄輸出即可。
該再蝕刻是與上述晶體蝕刻工序(步驟S1)大致相同的工序，但是因為晶體振動片1已安裝于振蕩器外殼4，所以將晶體振動片1連同振蕩器外殼4進(jìn)行再蝕刻。
在此，被蝕刻劑腐蝕的是未形成有各電極的晶體坯料的部分，而且由于作為晶體厚度方向的Z′軸方向(參照圖5)的蝕刻速度快，X軸方向的蝕刻速度比其慢，因此，能夠調(diào)整為振動方向在X軸方向的驅(qū)動振動的諧振頻率幾乎不變化，只有振動方向在Z′軸方向的檢測振動的諧振頻率降低。即，利用該再蝕刻時間，能夠調(diào)整驅(qū)動振動的諧振頻率與檢測振動的諧振頻率的差。
而且，振蕩器外殼4由陶瓷的外殼構(gòu)成，但是由于再蝕刻時間不太長，因此由蝕刻劑引起的損壞幾乎不存在。
進(jìn)而，在步驟S62中，通過進(jìn)行再蝕刻，能夠使除去后呈粗糙面的晶體表面腐蝕并呈現(xiàn)出光滑的狀態(tài)。晶體振動片1，經(jīng)除去晶體面變粗糙的話，頻率一溫度特性會惡化，但是若通過該再蝕刻將粗糙面腐蝕變光滑的話，能夠減小漏泄輸出，同時能夠使惡化的晶體振動片1的頻率-溫度特性恢復(fù)。
另外，在步驟S62中，即使經(jīng)失諧度測定工序(步驟S5)失諧度進(jìn)入規(guī)定范圍內(nèi)的，也要將已將振動體11a、11b研磨過的進(jìn)行再蝕刻。這是由于如上述那樣除去的晶體面成為粗糙面的話，會對晶體振動片1的頻率-溫度特性產(chǎn)生影響，因此通過以不使失諧度和漏泄輸出變化的程度進(jìn)行再蝕刻，使除去后的面變光滑，從而恢復(fù)頻率-溫度特性。
接下來，將設(shè)有再蝕刻過的晶體振動片1的振蕩器外殼4再次固定于漏泄輸出測定用的測定裝置(未圖示)上。然后，測定在未賦予振蕩器外殼4以角速度的狀態(tài)下所發(fā)生的第二次漏泄輸出，判斷所發(fā)生的第二次漏泄輸出的值是否超過規(guī)定值(步驟S63)。
在此，由于使漏泄輸出接近至規(guī)定值，因此沒有太大的偏移，但是如果超過規(guī)定值，則在步驟S64中將振動體11a、11b的折角線(角部)進(jìn)行除去加工直至漏泄輸出變?yōu)榱恪６?，未超過規(guī)定值的，測定調(diào)整全部結(jié)束。
而且，第二次漏泄調(diào)整，是例如通過由激光發(fā)生裝置對振動體11a、11b的任意的折角線(角部)照射激光并進(jìn)行微量除去(倒角)而進(jìn)行的。在第二次漏泄調(diào)整中，若使用激光，則可以容易地進(jìn)行微量的除去，因此能夠精確地調(diào)整振動體11a、11b、11c的平衡。由此，在未賦予角速度的狀態(tài)下，能夠調(diào)整為來自設(shè)置于振動體(檢測腳)11c的檢測電極3D、3U的輸出信號大致為零。
接下來，在步驟S64中，對于進(jìn)行了微量除去的晶體振動片1，以洗滌晶體表面為目的實施僅規(guī)定短時間內(nèi)的多次蝕刻(步驟S65)。
該步驟S65，具有消除除去屑的效果。而且，該多次的蝕刻工序根據(jù)需要也可以省略。以此結(jié)束再蝕刻工序。
接下來，參照附圖對上述再蝕刻的實驗例進(jìn)行說明。
圖10是用于說明本發(fā)明石英晶體振蕩器的制造方法中再蝕刻對溫度漂移特性帶來的效果的、溫度漂移曲線的示意圖。
在該圖中，未進(jìn)行再蝕刻的振動陀螺在約20℃中，漏泄輸出為約-1.2deg/sec，但是使溫度在-40℃至100℃為止的范圍內(nèi)變化的話，漏泄輸出從約2.5deg/sec變化至-2deg/sec，發(fā)生了約4.5deg/sec的溫度漂移。
相對于此，對上述振動陀螺進(jìn)行約60秒的再蝕刻，對同樣的項目進(jìn)行測定。進(jìn)行了再蝕刻的振動陀螺在約20℃中，漏泄輸出為約0deg/sec，但是使溫度在-40℃至100℃為止的范圍內(nèi)變化的話，漏泄輸出在約-0.1deg/sec至0.2deg/sec范圍內(nèi)變化，發(fā)生了約0.3deg/sec的溫度漂移。即，能夠使溫度漂移特性大幅度地提高。由此，能夠使振動陀螺中的測定精度大幅度地提高。
而且，通過將再蝕刻的條件改變、或進(jìn)行微調(diào)，進(jìn)行了再蝕刻的振動陀螺在約20℃中，漏泄輸出能夠調(diào)整至約0deg/sec。
在此，將再蝕刻工序的條件的一個例子在下面進(jìn)行表示。
蝕刻劑50％氫氟酸與40％氟化銨的1∶1的混合液。
蝕刻溫度55℃蝕刻時間30～250秒如圖10所示，經(jīng)漏泄調(diào)整工序進(jìn)行了振動體11a、11b的除去加工后實施再蝕刻的話，溫度漂移(漏泄輸出)能夠調(diào)整到約0deg/sec。此時，為了使該溫度漂移(漏泄輸出)達(dá)到約0deg/sec，蝕刻時間必須在30秒及30秒以上。若不滿30秒，則無法消除溫度漂移。
另外，如圖9的特性圖所示，可知若使蝕刻時間變長的話，則CI值(串聯(lián)等效電阻值)變高。CI值過高的話振動體的振動量(振幅)則變小，其結(jié)果是輸出值下降、S/N比降低。因此，考慮到為了不使CI值惡化的CI值的范圍的話，則蝕刻時間在250秒及250秒以下。
從上述點看來，再蝕刻時間以30～250秒為佳。
而且，失諧度由于晶體振動片的不同而存在偏差，因此，在將失諧度調(diào)整為目標(biāo)值時，必須每次按照失諧度調(diào)整量個別地決定再蝕刻時間。此時，如圖9所示，因為再蝕刻時間每過一秒失諧度大致減小1Hz，所以可以容易地求出蝕刻時間。
另外，在本實施形態(tài)中，使振蕩器外殼4與晶體振動片1一同浸漬于蝕刻劑中，但是，在振蕩器外殼4等中存在不便于浸漬在蝕刻劑的部分的情況下，可以先將該部分進(jìn)行樹脂密封后再進(jìn)行再蝕刻。這樣做的話，能夠從蝕刻劑的浸漬中有效地進(jìn)行保護(hù)，因此例如，能夠防止上述部分被蝕刻劑腐蝕的不良情況的發(fā)生。
接下來，晶體振動片1以被抽為真空的狀態(tài)收容于振蕩器外殼4，并安裝蓋子(蓋子安裝工序步驟S7)。
接著，振蕩器外殼，雖未圖示，但是與經(jīng)過IC裝載工序安裝有IC等的電子零件的電路板連接，經(jīng)過完成組裝工序(步驟S8)后制造出振動陀螺。
如上所述，如果采用本實施形態(tài)涉及的晶體振動片的制造方法，在漏泄振動調(diào)整工序中通過再蝕刻，能夠使經(jīng)研磨加工而下降的溫度漂移特性提高，且能夠使振動陀螺的測定精度提高。
另外，本發(fā)明即使作為石英晶體振蕩器的發(fā)明也是有效的，通過再蝕刻將晶體振動片1的表面光滑地成形的振動陀螺，其溫度漂移特性被大幅度地改善。
另外，通過將經(jīng)再蝕刻溫度漂移特性被改善的石英晶體振蕩器作為陀螺，能夠使振動陀螺的測定精度大幅度地提高。
以上，對于本發(fā)明的石英晶體振蕩器的制造方法及石英晶體振蕩器表示出較佳的實施形態(tài)并進(jìn)行了說明，但是，本發(fā)明涉及的石英晶體振蕩器的制造方法及石英晶體振蕩器并不僅限于上述實施形態(tài)，當(dāng)然也可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更。
工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明的石英晶體振蕩器的制造方法及石英晶體振蕩器，并不限于振動陀螺，本發(fā)明也可以作為使用石英晶體振蕩器的裝置及其制造方法而應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種石英晶體振蕩器的制造方法，其特征在于，具有通過蝕刻加工將晶體振動片加工為規(guī)定形狀的外形蝕刻工序；在加工為規(guī)定形狀的上述晶體振動片上形成電極的電極形成工序；將形成有上述電極的晶體振動片安裝于振蕩器外殼的安裝工序；驅(qū)動在上述安裝工序中被安裝的上述晶體振動片并檢測漏泄振動，根據(jù)該檢測的漏泄振動對上述晶體振動片進(jìn)行其一部分除去加工的漏泄振動調(diào)整工序；以及對進(jìn)行了上述除去加工的晶體振動片再次進(jìn)行蝕刻的再蝕刻工序。
2.如權(quán)利要求1所述的石英晶體振蕩器的制造方法，其特征在于，在所說的再蝕刻工序中，將上述晶體振動片與上述振蕩器外殼一同浸漬于蝕刻劑中。
3.如權(quán)利要求1或2所述的石英晶體振蕩器的制造方法，其特征在于，在所說的漏泄振動調(diào)整工序中，將上述再蝕刻工序中的漏泄調(diào)整量進(jìn)行估算，在達(dá)到目標(biāo)值之前進(jìn)行結(jié)束機(jī)械除去加工的第一次漏泄調(diào)整，進(jìn)而，在所說的再蝕刻工序中，進(jìn)行對上述晶體振動片進(jìn)行蝕刻的第二次漏泄調(diào)整直至達(dá)到上述目標(biāo)值。
4.如權(quán)利要求3所述的石英晶體振蕩器的制造方法，其特征在于，在所說的再蝕刻工序中，具有微量除去加工工序，該微量除去加工工序是在進(jìn)行了上述第二次漏泄調(diào)整之后對上述晶體振動片進(jìn)一步進(jìn)行僅除去微量的除去加工。
5.如權(quán)利要求4所述的石英晶體振蕩器的制造方法，其特征在于，具有洗滌工序，該洗滌工序是用于在進(jìn)行了上述微量除去加工之后將上述晶體振動片進(jìn)行洗滌的工序。
6.如權(quán)利要求1～5中任意一項所述的石英晶體振蕩器的制造方法，其特征在于，在所說的漏泄振動調(diào)整工序中，對上述晶體振動片進(jìn)行機(jī)械除去加工。
7.如權(quán)利要求1～5中任意一項所述的石英晶體振蕩器的制造方法，其特征在于，在所說的漏泄振動調(diào)整工序中，對上述晶體振動片進(jìn)行利用激光的除去加工。
8.如權(quán)利要求1～7中任意一項所述的石英晶體振蕩器的制造方法，其特征在于，在所說的漏泄振動調(diào)整工序中對上述晶體振動片進(jìn)行的除去加工，是對上述晶體振動片的具有驅(qū)動電極的驅(qū)動腳進(jìn)行的。
9.如權(quán)利要求8所述的石英晶體振蕩器的制造方法，其特征在于，所說的除去加工是對上述驅(qū)動腳的角部進(jìn)行的。
10.如權(quán)利要求2～9中任意一項所述的石英晶體振蕩器的制造方法，其特征在于，在將所說的晶體振動片及所說的振蕩器外殼的一部分進(jìn)行樹脂密封后浸漬于上述蝕刻劑中。
11.如權(quán)利要求2～10中任意一項所述的石英晶體振蕩器的制造方法，其特征在于，以氫氟酸或?qū)浞嶙鳛橹饕煞值囊后w作為所說的蝕刻劑。
12.如權(quán)利要求11所述的石英晶體振蕩器的制造方法，其特征在于，將在氫氟酸中混合氟化銨所形成的液體作為所說的以氫氟酸為主要成分的液體。
13.如權(quán)利要求1～12中任意一項所述的石英晶體振蕩器的制造方法，其特征在于，在所說的安裝工序中，使用粘接劑、金屬線、導(dǎo)電性粘接劑及/或球形凸塊將上述晶體振動片安裝于上述振蕩器外殼。
14.如權(quán)利要求1～13中任意一項所述的石英晶體振蕩器的制造方法，其特征在于，所說的晶體振動片設(shè)有具有驅(qū)動電極的驅(qū)動腳和具有檢測電極的檢測腳；在所說的再蝕刻工序中，具有將上述驅(qū)動腳的諧振頻率與上述檢測腳的諧振頻率之差調(diào)整為規(guī)定值的失諧度調(diào)整工序。
15.如權(quán)利要求14所述的石英晶體振蕩器的制造方法，其特征在于，在所說的失諧度調(diào)整工序中被調(diào)整的失諧度為180±30Hz或200±50Hz。
16.一種石英晶體振蕩器，其特征在于，是利用上述權(quán)利要求1～15中任意一項所述的石英晶體振蕩器的制造方法而制造的。
17.如權(quán)利要求16所述的石英晶體振蕩器，其特征在于，所說的石英晶體振蕩器為陀螺。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠使起因于晶體振動片的溫度漂移特性穩(wěn)定化的石英晶體振蕩器的制造方法及石英晶體振蕩器。該方法具有通過蝕刻加工將晶體振動片加工為規(guī)定形狀的晶體蝕刻工序(S1)；在晶體振動片上形成電極的電極膜形成工序(S2)；將晶體振動片安裝于振蕩器外殼的晶體裝載工序(S3)；將被安裝的晶體振動片驅(qū)動并檢測漏泄振動，根據(jù)該檢測的漏泄振動進(jìn)行對于晶體振動片一部分的除去加工的漏泄振動調(diào)整工序(S4)；以及對進(jìn)行了除去加工的晶體振動片再次進(jìn)行蝕刻的再蝕刻工序(S6)。
文檔編號H03H9/19GK1938944SQ200580010069
公開日2007年3月28日 申請日期2005年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月30日
發(fā)明者瀧澤真紀(jì), 柳澤徹 申請人:時至準(zhǔn)鐘表股份有限公司