(57)【要約】【課題】圧電ウエハに形成されるほとんどの音叉型圧電振動片を完成品として製造する方法を提供する。【解決手段】  音叉型圧電振動片を製造する製造方法は、基部とその基部の一端から伸びる一対の振動腕とを有する音叉型圧電振動片を圧電ウエハから製造する。この製造方法は、圧電ウエハに耐食膜を形成する耐食膜形成工程と、耐食膜に感光材を形成する感光材形成工程と、耐食膜に音叉型圧電振動片の外形形成用に感光材を露光する第１露光工程と、耐食膜に一対の振動腕の間で且つ基部の一端から基部の他端側に伸びる分極溝用に感光材を露光する第２露光工程と、感光材及び耐食膜が除去された圧電ウエハをエッチングするエッチング工程と、分極溝で分けられた耐食膜に通電させて音叉型圧電振動片を励振させる第１励振工程と、第１励振工程によって得られた励振状態に基づいて振動腕の一部を除去して振動腕を軽量化する軽量化工程と、を備える。【選択図】  図４
2010283805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部とその基部の一端から伸びる一対の振動腕とを有する音叉型圧電振動片を圧電ウエハから製造する製造方法において、
前記圧電ウエハに耐食膜を形成する耐食膜形成工程と、
前記耐食膜に感光材を形成する感光材形成工程と、
前記耐食膜に前記音叉型圧電振動片の外形形成用に、前記感光材を露光する第１露光工程と、
前記耐食膜に前記一対の振動腕の間で且つ前記基部の一端から前記基部の他端側に伸びる分極溝用に、前記感光材を露光する第２露光工程と、
前記感光材及び前記耐食膜が除去された前記圧電ウエハをエッチングするエッチング工程と、
前記エッチング工程により外形が形成された音叉型圧電振動片から前記感光材を除去する感光材除去工程と、
前記分極溝で分けられた前記耐食膜に通電させて前記音叉型圧電振動片を励振させる第１励振工程と、
前記第１励振工程によって得られた励振状態に基づいて前記振動腕の一部を除去して前記振動腕を軽量化する軽量化工程と、
前記耐食膜を除去後に、前記音叉型圧電振動片に電極を形成する電極形成工程と、
を備えることを特徴とする音叉型圧電振動片を製造する製造方法。
【請求項２】
さらに前記電極形成工程の後に、前記電極に通電することにより前記音叉型圧電振動片を励振させる第２励振工程と、
前記第２励振工程によって得られた励振状態に基づいて前記音叉型圧電振動片の周波数を調整する周波数調整工程と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の音叉型圧電振動片を製造する製造方法。
【請求項３】
前記第１励振工程における前記音叉型圧電振動片の励振状態と前記第２励振工程における前記音叉型圧電振動片の励振状態での周波数の相関が予め測定されており、
前記軽量化工程は、前記周波数の相関に基づいて前記振動腕の一部を除去する量と除去する位置とを決定することを特徴とする請求項２に記載の音叉型圧電振動片を製造する製造方法。
【請求項４】
前記第１露光工程と前記第２露光工程とは同時に露光が行われることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の音叉型圧電振動片を製造する製造方法。
【請求項５】
前記振動腕にこの振動腕が伸びる方向の溝部を露光する第３露光工程を備え、
前記第２露光工程と前記第３露光工程とは同時に行われることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の音叉型圧電振動片を製造する製造方法。
【請求項６】
前記第２露光工程は、前記圧電ウエハの少なくとも片面を露光することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の音叉型圧電振動片を製造する製造方法。
【請求項７】
前記分極溝は、その幅が０．１μｍから２．０μｍであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の音叉型圧電振動片を製造する製造方法。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項の製造方法で製造された音叉型圧電振動片において、
前記振動腕の圧電材の一部が除去された除去部を有し、
前記基部、前記振動腕及び前記除去部に前記電極が形成されていることを特徴とする音叉型圧電振動片。
【請求項９】
前記一対の振動腕の間で且つ前記基部の一端から前記基部の他端側に伸びる分極溝が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の音叉型圧電振動片。
【請求項１０】
請求項８又は請求項９に記載の音叉型圧電振動片と、
前記音叉型圧電振動片を収納するパッケージと、
を備える圧電振動デバイス。
【請求項１１】
前記一対の振動腕の外側に形成された一対の支持腕を有する請求項８又は請求項９に記載の音叉型圧電振動片と、
前記音叉型圧電振動片と接合するベースと、
前記ベース側と反対側で前記音叉型圧電振動片と接合するリッドと、
を備える圧電振動デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音叉型圧電振動片を形成する際の圧電ウエハ上での周波数調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信機器やＯＡ機器等の小型軽量化及び高周波数化に伴って、それらに用いられる圧電デバイスも、より一層の小型化への対応が求められ、また回路基板に表面実装（ＳＭＤ：Surface Mount Device）の可能な圧電デバイスが要求されている。これらに用いられる音叉型圧電振動片は、フォトリソグラフィ技術（露光及び現像）を用いて１枚の圧電ウエハをウェットエッチングして外形を形成し電極をパターニングすることにより、何百から何千個の音叉型圧電振動片を作成している。
【０００３】
ウェットエッチングにおいて、圧電ウエハはエッチング液に数時間浸される。適正なエッチング液の温度などが管理されていれば、１枚の圧電ウエハから形成される音叉型圧電振動片は目標の励振周波数に近い外形に仕上がる。例えば、特許文献１はウエハ保持治具に振動発生源を接続してウエハ自体を揺らしながらウェットエッチングを行って圧電ウエハへのエッチング液の循環を向上させている。しかしながら、エッチング液の温度管理又は循環をしていても、外的要因などで、１枚の圧電ウエハの何百から何千個の音叉型圧電振動片が全体として高め又は低めの励振周波数で形成されていることもある。
【０００４】
特許文献２は、音叉型圧電振動片の振動腕に励振電極及び調整電極を形成するとともに検査電極を形成して、ウエハの状態で音叉型圧電振動片の周波数を測定している。そしてレーザービームを走査することにより、振動腕の表裏主面と内外側面などの一部または全部に形成された調整電極の一部を除去するなどして、粗調整及び微調整をすることで目標の周波数に近づける技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２５４１７３号公報
【特許文献２】特開２００８−５４２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、１枚の圧電ウエハの一部分において目標とする励振周波数よりもかなり高い周波数の音叉型圧電振動片が形成されたり、かなり低い周波数の音叉型圧電振動片が形成されたりする。このように１枚の圧電ウエハ内で目標の周波数からかなり外れた周波数の音叉型圧電振動片は、特許文献２で開示されるように調整電極を除去しても、目標の周波数に調整することができない。そのため、圧電ウエハの一部の数十から数百の音叉型圧電振動片は不良品として処理する他なかった。
また、特許文献２で開示されるように、音叉型圧電振動片の励振周波数の測定は、音叉型圧電振動片の外形が形成され、その圧電素材に励振電極を形成しなければならなかった。
【０００７】
本発明は、励振電極を形成する前の段階で、圧電ウエハに接続された状態で音叉型圧電振動片の周波数を測定することで、圧電ウエハに形成されるほとんどの音叉型圧電振動片を完成品として製造する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の観点の音叉型圧電振動片を製造する製造方法は、基部とその基部の一端から伸びる一対の振動腕とを有する音叉型圧電振動片を圧電ウエハから製造する。この製造方法は、圧電ウエハに耐食膜を形成する耐食膜形成工程と、耐食膜に感光材を形成する感光材形成工程と、耐食膜に音叉型圧電振動片の外形形成用に感光材を露光する第１露光工程と、耐食膜に一対の振動腕の間で且つ基部の一端から基部の他端側に伸びる分極溝用に感光材を露光する第２露光工程と、感光材及び耐食膜が除去された圧電ウエハをエッチングするエッチング工程と、エッチング工程により外形が形成された音叉型圧電振動片から感光材を除去する感光材除去工程と、分極溝で分けられた耐食膜に通電させて音叉型圧電振動片を励振させる第１励振工程と、第１励振工程によって得られた励振状態に基づいて振動腕の一部を除去して振動腕を軽量化する軽量化工程と、耐食膜を除去後に、音叉型圧電振動片に電極を形成する電極形成工程と、を備える。
耐食膜に通電させて音叉型圧電振動片を励振させて振動腕を軽量化させることで、周波数調整を行うことが出来る。すなわち、音叉型圧電振動片に電極パターンを形成する前に周波数調整を行うことができる。このため圧電ウエハに形成された複数の音叉型圧電振動片に対して周波数調整をすることで、不良品を少なくすることができる。
【０００９】
第２の観点の音叉型圧電振動片を製造する製造方法は、さらに電極形成工程の後に、電極に通電することにより音叉型圧電振動片を励振させる第２励振工程と、第２励振工程によって得られた励振状態に基づいて音叉型圧電振動片の周波数を調整する周波数調整工程と、を備える。
【００１０】
第３の観点の音叉型圧電振動片を製造する製造方法は、第１励振工程における音叉型圧電振動片の励振状態と第２励振工程における音叉型圧電振動片の励振状態での周波数の相関が予め測定されており、軽量化工程は、周波数の相関に基づいて振動腕の一部を除去する量と除去する位置とを決定する。
【００１１】
第４の観点の音叉型圧電振動片を製造する製造方法は、第１露光工程と第２露光工程とを同時に露光する。
第５の観点の音叉型圧電振動片を製造する製造方法は、振動腕にこの振動腕が伸びる方向の溝部を露光する第３露光工程を備え、第２露光工程と第３露光工程とを同時に行う。
第６の観点の音叉型圧電振動片を製造する製造方法において、第２露光工程は、圧電ウエハの少なくとも片面を露光する。
【００１２】
第７の観点の音叉型圧電振動片を製造する製造方法において、分極溝はその幅が０．１μｍから２．０μｍである。
このように幅の狭い溝はエッチング液が循環しないため、圧電ウエハがエッチングが進行しない。
【００１３】
第８の観点の音叉型圧電振動片は、上記製造方法で製造され、振動腕の圧電材の一部が除去された除去部を有し、基部、振動腕及び除去部に電極が形成されている。
耐食膜を分極させた状態で圧電材を除去して周波数調整を行うため、その除去部の電極パターンが形成されることになる。
【００１４】
第９の観点の音叉型圧電振動片は、一対の振動腕の間で且つ基部の一端から基部の他端側に伸びる分極溝が形成されている。
【００１５】
第１０の観点の圧電振動デバイスは、第８又は第９の観点の音叉型圧電振動片と、音叉型圧電振動片を収納するパッケージと、を備える。
第１１の観点の圧電振動デバイスは、一対の振動腕の外側に形成された一対の支持腕を有する第８又は第９の観点の音叉型圧電振動片と、音叉型圧電振動片と接合するベースと、ベース側と反対側で音叉型圧電振動片と接合するリッドと、を備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による周波数調整方法は、圧電ウエハに形成される全ての音叉型圧電振動片の周波数を個々に制御することが可能である。つまり本発明の音叉型圧電振動片を製造する製造方法は、圧電ウエハのどの領域の音叉型圧電振動片であっても目標の周波数の製品を提供でき、歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）は本発明の第１音叉型圧電振動片２０を装備する第１実施形態の第１圧電振動デバイス５０の全体斜視図である。  （ｂ）は（ａ）の内部構成を示した概略側面図である。  （ｃ）は（ａ）の蓋体５９を外した概略上面図である。
【図２】（ａ）は第１音叉型圧電振動片２０の全体構成を示した上面図である。  （ｂ）は（ａ）の振動腕２１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】円形の圧電ウエハ１０における第１音叉型圧電振動片２０の配置を示した上面図である。
【図４】（ａ）は図３の第１音叉型圧電振動片２０の開口部ユニット１８の拡大上面図である。  （ｂ）は（ａ）の第１音叉型圧電振動片２０の斜視図である。  （ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面を示した断面図である。
【図５】第１実施例の第１音叉型圧電振動片２０の外形の形成及び周波数調整をする製造工程のフローチャートである。
【図６】第１実施例の振動腕２１に溝部２７を形成する工程のフローチャートである。
【図７】電極パターン２３の形成及びパッケージングの工程のフローチャートである。
【図８】第２実施例の第１音叉型圧電振動片２０の外形を形成する工程のフローチャートである。
【図９】第２実施例の溝部２７の形成及び周波数調整をする製造工程のフローチャートである。
【図１０】（ａ）は第１実施例の第１音叉型圧電振動片２０の外形及び分極溝２６を作成する第１フォトマスク８０−１を示す上面図である。  （ｂ）は第１実施例の溝部２７を作成する第２フォトマスク８０−２を示す上面図である。
【図１１】（ａ）は第２実施例の第１音叉型圧電振動片２０の外形を作成する第３フォトマスク９０−１を示す上面図である。  （ｂ）は第２実施例の溝部２７及び分極溝２６を作成する第４フォトマスク９０−２を示す上面図である。
【図１２】分極溝２６で分極された第１音叉型振動片２０を励振させた場合の周波数と、電極パターン２３を形成した後に励振させた場合の周波数との関係を示した図である。
【図１３】（ａ）は圧電フレーム６０を装備する第２実施形態の第２圧電振動デバイス１００を構成する斜視図である。  （ｂ）は金属膜が分極溝で分極された圧電フレーム６０の上面図である。
【図１４】リッド５が形成された圧電ウエハ１０と圧電フレーム６０が形成された圧電ウエハ１０と、ベース４０が形成された圧電ウエハ１０とを重ね合わせた斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明のＳＭＤタイプの第１圧電振動デバイス５０について説明する。図１（ａ）は本発明の第１音叉型圧電振動片２０を装備する第１圧電振動デバイス５０の全体斜視図である。図１（ｂ）は図１（ａ）の内部構成を示した概略側面図である。図１（ｃ）は図１（ａ）の蓋体５９を外した概略上面図である。
【００１９】
＜第１実施形態；第１圧電振動デバイス５０の構成＞
表面実装型の第１圧電振動デバイス５０は、絶縁性のセラミックパッケージ５１と第１圧電振動デバイス５０のパッケージを覆う蓋体５９とからなる。蓋体５９は、コバール（鉄ＦｅとニッケルＮｉとコバルトＣｏとの合金）製である。
【００２０】
セラミックパッケージ５１は、アルミナを主原料とするセラミック粉末およびバインダ等を含むスラリーを用いたグリーンシートよりプレス抜きされた底面用セラミック層５１ａ、壁用セラミック層５１ｂおよび台座底面用セラミック層５１ｃからなる。これら複数のセラミック層５１ａ〜５１ｃより構成されたパッケージは、キャビティ５８を形成し、このキャビティ５８内に、第１音叉型圧電振動片２０を実装する。セラミックパッケージ５１はこれらの複数の基板を積層し、焼結して形成されている。
【００２１】
第１音叉型圧電振動片２０の基部２９の配線は、導電性接着剤３１と導通接続する接着領域を有している。第１音叉型圧電振動片２０は、底面用セラミック層５１ａと水平になるように導電性接着剤３１で接着されて、所定の振動を発生する。台座用セラミック層５１ｃの上面の一部には、第１音叉型圧電振動片２０の接着領域と導通を取る配線層４２が形成されている。セラミックパッケージ５１の下面に形成された少なくとも２つの外部端子電極４３は、不図示のプリント基板に表面実装する際の外部端子である。また、内部配線４４は配線層４２、外部端子電極４３を接続する電気的導通部である。壁用セラミック層５１ｂの上端にはメタライズ層があり、蓋体５９の接合のために、メタライズ層上に形成された封止材５７が形成されている。壁用セラミック層５１ｂと蓋体５９は、封止材５７を介して溶着されている。
【００２２】
＜第１音叉型圧電振動片２０の構成＞
図２（ａ）は、第１音叉型圧電振動片２０の全体構成を示した上面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の第１音叉型圧電振動片２０の振動腕２１のＡ−Ａ断面図である。
第１音叉型圧電振動片２０は、たとえば３２．７６８ｋＨｚで信号を発信する振動片で、極めて小型の振動片となっており、全体の長さが１．７ｍｍ程度、幅０．５ｍｍ程度である。
【００２３】
第１音叉型圧電振動片２０の母材は、Ｚ板に加工された圧電ウエハ１０で形成されている。小型で必要な性能を得るために、図２（ａ）に示すように、第１音叉型圧電振動片２０は、基部２９と、この基部２９の一端部から長さ方向（Ｙ方向）に向けて二股に別れて平行に延びる一対の振動腕２１を備えている。一対の振動腕２１の振動腕根元部２５は、Ｕ字形状のテーパー部を設けることによって、周囲温度の変化に起因する共振周波数の変動やバラツキを抑えている。
【００２４】
第１音叉型圧電振動片２０の振動腕２１の表裏両面には溝部２７が形成されている。一本の振動腕２１の表面には１つの溝部２７が形成されており、振動腕２１の裏面側にも同様に１つの溝部２７が形成されている。つまり、一対の振動腕２１には４箇所の溝部２７が形成される。溝部２７の深さは、圧電ウエハ１０の厚さ、つまり第１音叉型圧電振動片２０の厚さの約３５〜４５％であり、表裏両面に溝部２７があるため、図２（ｂ）に示すように、溝部２７の断面は、略Ｈ型に形成されている。溝部２７は、ＣＩ値の上昇を抑えるために設けられている。本実施形態では、たとえば圧電ウエハ１０の厚さが１００μｍから１２０μｍ程度であり、溝部２７の深さが表裏合わせてで８０μｍから１００μｍ程度となる。
【００２５】
第１音叉型圧電振動片２０の基部２９は、その全体が略板状に形成されている。第１音叉型圧電振動片２０に対する基部２９の長さは３６％程度となっている。第１音叉型圧電振動片２０の基部２９の一端には連結部２８が２箇所設けられている。連結部２８は、圧電ウエハ１０から、図２（ａ）に示す音叉形状をフォトリソグラフィおよびウェットエッチングで形成する際に、圧電ウエハ１０と第１音叉型圧電振動片２０とを連結する部分である。
【００２６】
第１音叉型圧電振動片２０の振動腕２１および基部２９には、電極パターン２３及び周波数調整部２４が形成されている。電極パターン２３及び周波数調整部２４は、１００オングストローム〜１５００オングストロームのクロム（Ｃｒ）層の上に２００オングストローム〜４０００オングストロームの金（Ａｕ）層が形成された構成になっている。すなわち、第１層と第２層とを合わせると、３００オングストローム〜５５００オングストロームの電極パターンの厚さになる。また、クロム（Ｃｒ）層の代わりに、タングステン（Ｗ）層、ニッケル（Ｎｉ）層、ニッケルタングステン層またはチタン（Ｔｉ）層を使用してもよく、また金（Ａｕ）層の代わりに、銀（Ａｇ）層を使用してもよい。また、一層からなる場合もあり、このときは、たとえばアルミ（Ａｌ）層、銅（Ｃｕ）層またはケイ素（Ｓｉ）層が用いられる。
【００２７】
第１音叉型圧電振動片２０の基部２９の上面には、図２（ａ）に示すように、基部電極２３ａが形成され、振動腕部２１の溝部２７には、溝電極２３ｄがそれぞれ形成される。また、図２（ｂ）に示すように、振動腕部２１の両側面には、側面電極２３ｃが形成されている。第１音叉型圧電振動片２０の下面は図示されていないが、上面と対称関係になるように各電極が形成されている。
【００２８】
＜圧電ウエハの構成＞
図３は、第１音叉型圧電振動片２０の外形をウェットエッチングした際の圧電ウエハ１０を示す上面図である。円形の圧電ウエハ１０は、たとえば厚さ１２０μｍの圧電材料からなり、円形の圧電ウエハ１０の直径は３インチまたは４インチである。さらに、円形の圧電ウエハ１０の軸方向が特定できるように、圧電ウエハ１０の周縁部の一部には、圧電の結晶方向を特定するオリエンテーションフラット１０ｃが形成されている。
【００２９】
円形の圧電ウエハ１０は、工程管理およびウエハ強度との関係で、複数の開口部ユニット１８が設けられ、開口部ユニット１８に開口部２２と複数の第１音叉型圧電振動片２０とが形成されている。各開口部ユニット１８において、圧電ウエハ１０と第１音叉型圧電振動片２０とを接続するため連結部２８が形成されている。
【００３０】
図４（ａ）は、圧電ウエハ１０に設けられた開口部ユニット１８の拡大平面図である。図４（ｂ）は（ａ）の第１音叉型圧電振動片２０の斜視図である。図４（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図４に示される圧電ウエハ１０は、後述する図５のステップＳ１６までの工程を終えた状態を示している。
【００３１】
図４（ａ）で示されるように、開口部ユニット１８には基部２９に分極溝２６を備えた複数の第１音叉型圧電振動片２０が形成されている。第１音叉型圧電振動片２０は表裏に金属膜３２を備えている。この金属膜３２は第１音叉型圧電振動片２０の外形を形成するためにウェットエッチングの耐食膜として使用された膜である。分極溝２６によって第１音叉型圧電振動片２０の金属膜３２が左右に分極されている。
【００３２】
図４（ｂ）、（ｃ）で示されるように、基部２９に分極溝２６によって金属膜３２のない領域が形成される。分極溝２６の幅は、０．１μｍから２μｍであり第１音叉型圧電振動片２０の外形形成時のウェットエッチングにより形成される。後述する図５のステップＳ１３において第１フォトマスク８０−１（図１０を参照）を使って露光され、ウェットエッチングされた状態である。第１フォトマスク８０−１で露光される分極溝２６用のフォトレジストが細いため、現像して現れる金属膜３２も細い。この金属膜３２をエッチングで除去して現れる圧電ウエハ１０も細いため、分極溝２６が形成されるエッチング液が循環し難く、第１音叉型圧電振動片２０の外形のようにウェットエッチングされない。このため圧電ウエハ１０の一部を厚さ方向に数μ程度エッチングするのみであり、エッチング液が行き渡らないと圧電ウエハ１０はエッチングされない。
【００３３】
不図示の周波数測定器のプローブが、分極溝２６によって分けられた左右の金属膜３２に電圧を印加すると、圧電体である振動腕２１が振動する。分極されていない裏面側の金属膜３２はアースに接続すればよい。
【００３４】
また、図４（ｃ）の分極溝２６は片面のみに形成されているが、両面に分極溝２６を形成してもよい。両面に分極溝２６が形成されていれば、表面又は裏面側の一方の左右の金属膜３２に外部から電圧が印加されると、振動腕２１が振動する。また振動腕２１が振動するように、耐食膜である金属膜３２を分極できれば足りるので、必ずしも圧電ウエハがエッチングされている必要はない。すなわち、金属膜３２がエッチングされて図４（ａ）又は（ｃ）において、左右の金属膜３２が分極されていればよい。本明細書において分極溝２６は、金属膜３２のみに溝が形成され圧電ウエハ１０がエッチングされていない状態と、金属膜３２及び圧電ウエハ１０がエッチングされた状態とを含む概念の溝である。
【００３５】
振動腕２１が振動することで、不図示の周波数測定器は第１音叉型圧電振動片２０の励振周波数を測定できる。分極溝２６で分けられた左右の金属膜３２に印加することで励振する周波数は、図２で示されたような電極パターン２３が形成された第１音叉型圧電振動片２０の振動とは異なる振動の仕方（励振モード）及び周波数を示す。しかしながら、この左右の金属膜３２に印加した場合の周波数と図２の電極パターン２３に印加した場合の周波数とには相関関係がある。
【００３６】
たとえば片面に分極溝２６を備えた左右の金属膜３２に印加すると第１音叉型圧電振動片２０は“Ｂ”ｋＨｚで励振し、図２に示された電極パターン２３に印加した場合には第１音叉型圧電振動片２０は３２．７６６ｋＨｚで励振する。また、左右の金属膜３２に印加すると第１音叉型圧電振動片２０が“Ｄ”ｋＨｚで励振し、図２で示された電極パターン２３に印加すると第１音叉型圧電振動片２０は３２．７７０ｋＨｚで励振する。このような相関関係を実験などで求めておけば、図４に示されたウェットエッチングした際の状態の圧電ウエハ１０で周波数調整を行うことができる（図１２を参照）。
【００３７】
不図示の周波数測定器は１枚の圧電ウエハ１０のすべての第１音叉型圧電振動片２０の左右の金属膜３２に印加し、それぞれの第１音叉型圧電振動片２０の周波数を測定する。このように１枚の圧電ウエハ１０のすべての第１音叉型圧電振動片２０を測定すれば、目標とする励振周波数よりもかなり低い周波数の音叉型圧電振動片のみにさらにエッチング又はレーザー加工することができる。このように１枚の圧電ウエハ内のほとんどの第１音叉型圧電振動片２０を製品化に結びつけることができるため、不良の歩留まりが著しく向上する。
【００３８】
＜音叉型圧電振動デバイスの製造工程＞
≪第１実施例≫
以下は圧電ウエハ１０より第１音叉型圧電振動片２０を製造する方法を示す。
図５ないし図７は第１実施例の第１音叉型圧電振動片２０の外形、及び分極溝２６並びに溝部２７を形成するための製造工程、及び図２で示した第１音叉型圧電振動片２０を使って図１に示した第１圧電振動デバイス５０を製造する工程を示したフローチャートである。
なお、図５の右図（ａ）〜（ｆ）及び図６の右図（ｊ）〜（ｎ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面部分に相当する箇所の圧電ウエハ１０を示している。図５の右図（ｇ）は図４（ａ）の上面図を示し、図５の右図（ｈ）〜（ｉ）は図５（ｇ）のＣ−Ｃ断面部分に相当する箇所の圧電ウエハ１０を示している。
【００３９】
図５のステップＳ１１において、図５（ａ）に示されるように、スパッタ法又は真空蒸着法で研磨洗浄された圧電ウエハ１０に金属膜３２が形成される。この金属膜３２は例えばクロム（Ｃｒ）の下地膜に金（Ａｕ）を積層したものが用いられる。
【００４０】
ステップＳ１２において、金属膜３２の上にフォトレジストが例えばスプレー法で均一に塗布され、フォトレジスト膜３６が形成される（図５（ｂ））。
ステップＳ１３において、第１フォトマスク８０−１（図１０を参照）を用いて第１音叉型圧電振動片２０の外形パターン及び分極溝２６が露光及び現像される（図５（ｃ））。
【００４１】
ステップＳ１４において、現像後のフォトレジスト膜３６が除去され、フォトレジスト膜３６で覆われていない金属膜３２の部分がエッチングされる（図５（ｄ））。
【００４２】
ステップＳ１５において、図５（ｅ）で示すように第１エッチング工程で圧電ウエハ１０をエッチング液であるフッ酸を用いウェットエッチングすることで第１音叉型圧電振動片２０の外形及び分極溝２６が形成される。分極溝２６の幅は、０．１μｍから２μｍと狭いためエッチング液が停滞してエッチングスピードが遅く、圧電ウエハ面がわずかに凹む程度に形成される。圧電ウエハがエッチングされなくてもよい。
ステップＳ１６において、残存するフォトレジスト層３６が除去される（図５（ｆ））。
【００４３】
ステップＳ１７は、第１励振工程である周波数の測定を行う。圧電ウエハ１０に第１音叉型圧電振動片２０の外形が形成された状態で、分極溝２６で分極された金属膜３２の基部２９又は連結部２８に不図示の周波数測定器のプローブが当接する。分極された金属膜３２のそれぞれに電圧が印加されると、振動腕２１は励振する。周波数測定器は振動腕２１の周波数を測定する（図５（ｇ））。
このステップＳ１７の第１励振工程において、分極された金属膜３２に印加した振動腕２１の周波数と図２に示された電極パターン２３に印加した振動腕２１の周波数とには相関性がある。このため、圧電ウエハ上のすべての第１音叉型圧電振動片２０の周波数が測定され、補正が必要な第１音叉型圧電振動片２０が特定される。また、その第１音叉型圧電振動片２０に求められる振動周波数と測定された振動周波数との差に応じて補正すべき周波数調整部２４（図２参照）の範囲と深さとが予め測定されており、振動腕２１の一部を除去する量と除去する位置とが決定される。
【００４４】
ステップＳ１８は周波数調整工程である。この周波数調整工程は、ステップＳ１７で決定された位置に基づいて、補正すべき第１音叉型圧電振動片２０の周波数調整部２４の範囲内にレーザー光を照射し金属膜３２を除去する。図５（ｈ）では片面に除去部分が示されているが、表裏両面にレーザー光を照射し金属膜３２を除去してもよい。
【００４５】
ステップＳ１９は、第１エッチング工程による振動腕２１の軽量化工程である。軽量化工程は、振動腕２１に露出した圧電ウエハ面に、レーザー光を照射して圧電材料を除去（エッチング）して除去部３４が形成される。除去部３４の除去量は、ステップＳ１７で計測された周波数結果に基づいて決められる。必要に応じてウェットエッチングを行うこともできる（図５（ｉ））。
【００４６】
図６は、振動腕２１に溝部２７を形成する工程のフローチャートである。
ステップＳ２０において、第１音叉型圧電振動片２０が純水で洗浄され、第１音叉型圧電振動片２０の全面に溝部２７を形成するため圧電ウエハ１０にスプレーを使って全面にフォトレジストを塗布する。第１音叉型圧電振動片２０の外形が形成されているため、スプレーを使って側面にもフォトレジストを塗布する（図６（ｊ））。
【００４７】
ステップＳ２１は、第２露光工程である。第２露光工程で溝部２７に対応した第２フォトマスク８０−２（図１０参照）が用意され、溝部パターンをフォトレジストが塗布された圧電ウエハ１０が露光される。溝部２７は振動腕２１の両面に形成する必要があるため、ステップＳ２１では、露光光を用いて第１音叉型圧電振動片２０の両面が露光される（図６（ｋ））。
【００４８】
ステップＳ２２において、フォトレジストが現像された後、現像後のフォトレジスト３７が除去される。さらに、フォトレジストから露出した金層がエッチングされる。次いで、金層が除去されて露出したクロム層がエッチングされる。水溶液の濃度、温度および水溶液に浸している時間を調整して余分な箇所が侵食されないようにする。これで金属膜３２が除去される（図６（ｌ））。
【００４９】
ステップＳ２３は、第２エッチング工程である。第２エッチング工程で溝部２７のエッチングが行われる。すなわち、溝部２７と対応したフォトレジスト及び金属膜から露出した圧電ウエハ１０が溝部２７の形状になるようにウェットエッチングが行われる。溝部２４が貫通孔にならないように途中でエッチングを終了するハーフエッチングを行う（図６（ｍ））。
ステップＳ２４において、不要となったフォトレジストと金属膜とが除去される。これにより溝部２７が第２エッチング工程で形成される（図６（ｎ））。
【００５０】
図７は、電極パターンおよびパッケージングの工程のフローチャートである。
ステップＳ５１において、第１音叉型圧電振動片２０が形成された圧電ウエハ１０は、純水で洗浄され、第１音叉型圧電振動片２０の全面に駆動電極として電極パターン２３（図２を参照）を形成するための金属膜が真空蒸着又はスパッタリング等の手法により形成される。
【００５１】
ステップＳ５２において、金属膜が形成された圧電ウエハ１０は、スプレーにより全面にフォトレジストが塗布される。
ステップＳ５３において、電極パターン２３（図２参照）に対応した不図示のフォトマスクが用意され、そのフォトマスクが圧電ウエハ１０に露光される。電極パターン２３は第１音叉型圧電振動片２０の両面に形成する必要があるため、第１音叉型圧電振動片２０の両面に露光される。
【００５２】
ステップＳ５４において、フォトレジストを現像後、感光したフォトレジストが除去される。残るフォトレジストは電極パターンと対応したフォトレジストになる。
次いで、電極パターン２３となる金属膜のエッチングが行われる。すなわち、フォトレジストから露出した金層が、たとえばヨウ素とヨウ化カリウムとの水溶液でエッチングされ、次にクロム層がたとえば硝酸第２セリウムアンモニウムと酢酸との水溶液でエッチングされる。
【００５３】
続いて、ステップＳ５５において、フォトレジストが除去される。これらの工程を経て、基部電極２３ａ、電極パターン２３及び周波数調整部２４の金属膜などが第１音叉型圧電振動片２０の正確な位置に正確な電極幅で形成される。
【００５４】
ステップＳ５６は第２励振工程である周波数の測定を行う。第２励振工程では、不図示の周波数測定器のプローブが圧電ウエハ１０に形成された個々の第１音叉型圧電振動片２０の基部電極２３ａに電圧を印加する。周波数測定器が第１音叉型圧電振動片２０の周波数を測定した後、周波数が公称目標周波数ｆ０になるまで周波数調整部２４の金属膜にレーザービームが照射される。そして周波数調整部２４の金属膜の一部が除去されて周波数調整が行われる。図５のステップＳ１８で個々の音叉型圧電振動片の周波数が調整されているので、それら小型の音叉型圧電振動片の周波数を公称目標周波数ｆ０に容易に近づけることができる。必要に応じてステップＳ５６における周波数調整を省略できる。
【００５５】
ステップＳ５７において、第１音叉型圧電振動片２０の連結部２８が折られて、圧電ウエハ１０から個々の第１音叉型圧電振動片２０が切り取られる。
ステップＳ５８において、電極パターン２３が形成された第１音叉型圧電振動片２０が図１で示されたセラミックパッケージ５１の台座５１ｃに実装される。具体的には、第１音叉型圧電振動片２０の基部２９の接着領域２３ａを、塗布された導電性接着剤３１の上に載置して、第１音叉型圧電振動片２０を接着させる。
【００５６】
ステップＳ５９は第３励振工程である周波数の測定を行う。第３励振工程では不図示の周波数測定器がセラミックパッケージ５１の外部端子電極４３（図１を参照）から印加する。測定された周波数に基づいて、振動腕２１の周波数調整部２４にレーザービームを照射して周波数調整を行う。周波数調整により周波数調整部２４の金属膜が除去され周波数の微調整を行われる。
【００５７】
続いてステップＳ６０において、真空チャンバー内などに第１音叉型圧電振動片２０を実装したセラミックパッケージ５１を移し、接着剤５７の上に蓋体５９が載置され、蓋体５９とセラミックパッケージ５１とを接合する。真空チャンバー内などで導電性接着剤３１を本硬化させて第１圧電振動デバイス５０を形成する。最後に第１圧電振動デバイス５０の駆動特性などの検査を行い、第１圧電振動デバイス５０を完成させる。
【００５８】
≪第２実施例≫
図８ないし図９は第２実施例の第１音叉型圧電振動片２０の外形、及び分極溝２６並びに溝部２７を形成するための製造工程を示したフローチャートである。第１実施例と第２実施例との違いは、第２実施例は第１音叉型圧電振動片２０の外形を形成した後、分極溝２６並びに溝部２７を形成し周波数測定を行う点である。なお、電極の形成及びパッケージングの工程は、第１実施例と同じのため説明を省略する。なお、図８の右図（ａ）〜（ｈ）及び９図の右図（ｉ）〜（ｊ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面部分についての圧電ウエハ１０を示し、図９の右図（ｋ）は図４（ａ）の第１音叉型圧電振動片２０の上面図を示し、図９の右図（ｌ）〜（ｎ）は図９（ｋ）のＣ−Ｃ断面部分を示している。
【００５９】
図８のステップＳ３１において、研磨洗浄された圧電ウエハ１０は、スパッタ法で図８（ａ）に示されるように金属膜３２が形成される。この金属膜３２は例えばクロム（Ｃｒ）の下地膜に金（Ａｕ）を積層したものが用いられる。
ステップＳ３２において、金属膜３２が形成された圧電ウエハ１０は、金属膜３２の上にフォトレジストがスプレー法などで均一に塗布されフォトレジスト膜３６が形成される（図８（ｂ））。
ステップＳ３３において、フォトレジスト膜３６が形成された圧電ウエハ１０は、第３フォトマスク９０−１（図１１を参照）を用いて第１音叉型圧電振動片２０の外形パターンが露光及び現像されて、第１音叉型圧電振動片２０の外形をしたフォトレジスト膜３６が形成される（図８（ｃ））。
【００６０】
ステップＳ３４において、現像後の圧電ウエハ１０は、現像フォトレジスト膜が除去され、フォトレジスト膜３６で覆われていない金属膜３２の部分が除去される。金属膜３２を除去後の圧電ウエハ１０は、残存するフォトレジスト膜が除去される（図８（ｄ））。
【００６１】
ステップＳ３５において、圧電ウエハ１０は純水で洗浄され、圧電ウエハ１０の全面に溝部２７及び溝部２７を形成するため圧電ウエハ１０にスプレーを使って全面にフォトレジストが塗布される。第２露光工程で溝部２７及び分極溝２６に対応した第４フォトマスク９０−２（図１１を参照）を用いて、溝部パターンをフォトレジストが塗布された圧電ウエハ１０に露光及び現像される。溝部２７は振動腕２１の両面に形成する必要があるため、第２露光工程では、３６５ｎｍのｉ線の露光光を用いて第１第１音叉型圧電振動片２０の両面が露光される（図８（ｅ））。
【００６２】
ステップＳ３６において、第１音叉型圧電振動片２０の外形パターン及び溝部２７と分極溝パターンとの現像されたフォトレジスト３７が形成され、第１音叉型圧電振動片２０の外形パターン及び溝部２７と分極溝パターンとの現像後のフォトレジスト３７（図８（ｅ）を参照）が除去される（図８（ｆ））。
ステップＳ３７は第１エッチング工程である。第１エッチング工程で圧電ウエハ１０をエッチング液であるフッ酸を用いウェットエッチングすることで第１音叉型圧電振動片２０の外形が形成される。（図８（ｇ））。
ステップＳ３８において、溝部２７及び分極溝２６の金属膜が除去される（図８（ｈ））。
【００６３】
図９は、振動腕２１に溝部２７及び分極溝２６を形成する工程のフローチャートである。
ステップＳ３９は第２エッチング工程である。第２エッチング工程で溝部２７及び分極溝２６のエッチングが行われる。すなわち、溝部２７及び分極溝２６に対応したフォトレジストから露出した圧電材料を、溝部２７及び分極溝２６の形状になるようにウェットエッチングが行われる。溝部２７が貫通孔にならないように途中でエッチングを終了するハーフエッチングが行われる。溝部２７は、第２エッチング工程で形成される。分極溝２６の幅は、０．１μｍから２μｍと細いためエッチング液が停滞してエッチングスピードが遅く、圧電面がわずかに凹む程度に形成される（図９（ｉ））。
ステップＳ４０において、圧電ウエハ１０の残存レジストが除去される（図９（ｊ））。
【００６４】
ステップＳ４１は第１励振工程である。第１励振工程で圧電ウエハは、第１音叉型圧電振動片２０の外形及び溝部２７並びに分極溝２６が形成された状態で、不図示の周波数測定器のプローブが当接される。分極された金属膜３２は、それぞれに電圧が印加されると、振動腕２１が励振する。周波数測定器は振動腕２１の周波数を測定する（図９（ｋ））。
第１励振工程において、圧電ウエハ上のすべての第１音叉型圧電振動片２０の周波数が測定され、補正が必要な第１音叉型圧電振動片２０が特定される。また、その第１音叉型圧電振動片２０に求められる振動周波数と測定された振動周波数との差に応じて補正すべき周波数調整部２４（図２参照）の範囲と深さとが予め測定されており、振動腕２１の一部を除去する量と除去する位置とが決定される。
【００６５】
ステップＳ４２は周波数調整工程である。この周波数調整工程は、ステップＳ４１で決定された位置に基づいて、補正すべき第１音叉型圧電振動片２０の周波数調整部２４の範囲内にレーザー光を照射し金属膜３２を除去する。図９（ｌ）では片面に除去部分が示されているが、表裏両面にレーザー光を照射し金属膜３２を除去してもよい。
ステップＳ４３は軽量化工程である。軽量化工程は、振動腕２１に露出した圧電ウエハ面に、レーザー光を照射して圧電材料を除去して除去部３４が形成される。除去部３４の除去量は、ステップＳ４１で計測された周波数結果に基づいて決められる（図９（ｍ））。
ステップＳ４４において、不要となった金属膜３２が除去される（図９（ｎ））。
以上の工程で形成された第１音叉型圧電振動片２０は、電極の形成及びパッケージングの工程ステップＳ５１に移行する。
【００６６】
＜露光マスクの構成＞
図１０（ａ）は、第１音叉型圧電振動片２０の外形及び分極溝２６形成用の第１フォトマスク８０−１を示す上面図である。図１０（ｂ）は、第１音叉型圧電振動片２０の溝部形成用の第２フォトマスク８０−２を示す上面図である。図１１（ａ）は、第１音叉型圧電振動片２０の外形形成用の第３フォトマスク９０−１を示す上面図である。図１１（ｂ）は、第１音叉型圧電振動片２０の溝部及び分極溝２６形成用の第４フォトマスク９０−２を示す上面図である。
【００６７】
フォトレジスト層がネガフォトレジストの場合には、マスク枠８０と音叉型振動片パターン８５とが、石英ガラスのままの透明領域であり。斜線部８２は石英ガラス上にクロムで描かれている遮光領域である。フォトレジスト層がポジフォトレジストの場合には、逆に、斜線部８２が石英ガラスのままの透明領域になっている。本実施形態では以下、ポジフォトレジストを前提として説明する。以下、第１、第２フォトマスク及び第３、第４フォトマスクの同じ部材には同じ符号を付し、第１、第２フォトマスク及び第３、第４フォトマスクの異なる点を説明する。
【００６８】
図１０（ａ）は、第１音叉型圧電振動片２０の外形及び分極溝２６形成用の第１フォトマスク８０−１を示す上面図である。マスク枠８０は、開口部ユニット１８を示している。第１フォトマスク８０−１には、図４（ａ）で示された第１音叉型圧電振動片２０と連結部２８とに対応する遮光部が描かれている。第１フォトマスク８０−１には複数の第１音叉型圧電振動片２０が描かれており、斜線部８２及び分極溝２６が分極溝パターン８６で描かれている。また圧電ウエハとフォトマスクとの正確な位置合わせができるように不図示のアライメントマークが描かれている。図１０（ｂ）は、溝部２７形成用の第２フォトマスク８０−２を示す上面図である。第２フォトマスク８０−２には、溝部２７を斜線部８７で描かれており、第１音叉型圧電振動片２０の外形部分を仮想線（１点鎖線）で示している。
【００６９】
図１１（ａ）は、第１音叉型圧電振動片２０の外形形成用の第３フォトマスク９０−１を示す上面図である。第３フォトマスク９０−１には、第１音叉型圧電振動片２０と連結部２８とに対応する遮光部が描かれている。また圧電ウエハとフォトマスクとの正確な位置合わせができるようにアライメントマークが描かれている。第３フォトマスク９０−１には、分極溝パターン８６は描かれていない。図１１（ｂ）は、第１音叉型圧電振動片２０の振動腕２１の溝部パターン８７と分極溝２６に対応する分極溝パターン８６とが描かれている。理解を助けるため音叉型圧電振動片外形パターン８５を仮想線で示している。
【００７０】
図１２は、分極溝２６で金属膜が分極された第１音叉型圧電振動片２０を励起させた場合の周波数と、電極パターン２３を形成した第１音叉型圧電振動片２０を励起させた場合の周波数との関係を示した図である。横軸は、分極された金属膜３２を備えた第１音叉型圧電振動片２０の周波数を表わし、縦軸は、電極パターン２３を形成した第１音叉型圧電振動片２０の周波数を表示している。たとえば、分極溝２６を備えた金属膜３２に電圧を印加し“Ｂ”ｋＨｚの周波数を示した第１音叉型圧電振動片２０は、電極パターン２３を形成後には、３２．７６６ｋＨｚの周波数を示した。また、左右の金属膜３２に印加し“Ｄ”ｋＨｚの周波数を示した第１音叉型圧電振動片２０は、電極パターン２３を形成後には３２．７７０ｋＨｚの周波数を示した。分極された金属膜３２を備えた第１音叉型圧電振動片２０の周波数と、電極パターン２３を形成した第１音叉型圧電振動片２０の周波数とには相関性があることを示している。
【００７１】
＜第２実施形態；第２圧電振動デバイス１００の構成＞
図１３（ａ）は、圧電フレーム６０を装備する第２圧電振動デバイス１００の構成を示す斜視図である。図１３（ｂ）は、分極溝２６で金属膜３２が分極された第２音叉型圧電振動片３０を備えた圧電フレーム６０の上面図である。図１３（ａ）に示されるように第２圧電振動デバイス１００は、リッド５から成る圧電ウエハ１０と、第２音叉型圧電振動片３０を備えた圧電フレーム６０から成る圧電ウエハ１０と、ベース４０から成る圧電ウエハ１０との３層で形成されている。図１３（ａ）は、表面実装（ＳＭＤ）タイプの第２圧電振動デバイス１００をリッド５のリッド部側からみた図である。ベース４０は、底面に外部電極４６を備えている。圧電フレーム６０の第２音叉型圧電振動片３０は、圧電外枠部６６と支持腕６２とを接続する部分に周波数調整するための接続部６３を形成している。
【００７２】
ここで、リッド５及びベース４０は水晶材料から形成され、この理由は以下のとおりである。工業材料の硬さを表わす指標の一つにヌープ硬度がある。ヌープ硬度は数値が高ければ硬く、低ければ柔らかい。リッド及びベースに使用される代表的なガラスであるホウケイ酸ガラスは、ヌープ硬度が５９０ｋｇ／ｍｍ２である。また、水晶のヌープ硬度は７１０〜７９０ｋｇ／ｍｍ２である。そのため第２圧電振動デバイス１００では、リッド５及びベース４０にガラスの代わりに水晶を使用する方が圧電振動デバイスの硬度を高くすることができる。また、圧電振動デバイスを所定の硬度にする場合には、リッド及びベースに使われるガラスの厚みを厚くする必要があるが、水晶であれば厚みが薄くてもよい。つまり、同じ硬度の水晶デバイスであればリッド及びベースに水晶を使用すると、小型化・低背化が可能となる。
【００７３】
また、圧電振動デバイスの作製時、または圧電振動デバイスのプリント基板への取り付け時には圧電振動デバイスに熱が加えられる。その時に、リッド５及びベース４０に水晶材料とは異なる種類の材料を使用する場合、圧電振動デバイス内には熱膨張係数の差による応力が加わる。熱膨張係数の差が大きいと、この応力も大きくなり、特に圧電外枠部６６を備える圧電フレーム６０では強度の弱い圧電外枠部６６の角等が破損することがある。そのため、リッド５及びベース４０と圧電フレーム６０との熱膨張係数の差を小さくすることが望まれる。リッド５及びベース４０に水晶を使用することは、ガラスを使用した場合に比べて圧電フレーム６０との熱膨張係数の差を小さくし、圧電振動デバイス内の応力を小さくすることができるため好ましい。さらに、上記の通り、ガラスを使用した場合に比べて圧電振動デバイスの小型化・低背化が可能となるため好ましい。
【００７４】
図１３（ａ）に示されるように第２圧電振動デバイス１００は、リッド５にリッド用凹部１７を圧電フレーム６０側の片面に有している。ベース４０にベース用凹部４７を圧電フレーム６０側の片面に有している。ベース４０は、スルーホールＴＨと接続電極４５と外部電極４６とを備えている。接続電極４５は、スルーホールＴＨのスルーホール配線（不図示）を通じてベース４０の底面に設けた外部電極４６に接続する。
【００７５】
圧電フレーム６０は、圧電外枠部６６の両面に接続端子６４及び引出電極６１を備えている。圧電フレーム６０の圧電外枠部６６の裏面に形成された接続端子６４は、それぞれベース４０の表面の接続電極４５に接続する。つまり、接続端子６４は外部電極４６と電気的に接続している。第２音叉型圧電振動片３０は、振動腕２１の表裏両面に溝部２７が形成され励振電極６５及び錘部６８を備えている。溝部２７の断面は略Ｈ型に形成され、第２音叉型圧電振動片３０のＣＩ値を低下させる効果がある。
【００７６】
第２圧電振動デバイス１００は、第２音叉型圧電振動片３０を備えた圧電フレーム６０を中心として、圧電フレーム６０の上にリッド５が接合され、圧電フレーム６０の下にベース４０が接合される。ベース４０は圧電フレーム６０に、リッド５は圧電フレーム６０にシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）技術により接合してパッケージ７０が形成される。シロキサン結合後、スルーホールＴＨに封止材として金と他の金属との共晶合金を充填し、不図示の真空リフロー炉に保持し溶融して封止を行い第２圧電振動デバイス１００が形成される。
【００７７】
＜圧電フレーム６０の構成＞
図１３（ｂ）は、分極溝２６で金属膜３２が分極された第２音叉型圧電振動片３０を備えた圧電フレーム６０の上面図である。この金属膜３２は第２音叉型圧電振動片３０の外形を形成するためにウェットエッチングの耐食膜として使用された膜である。分極溝２６によって第２音叉型圧電振動片３０の金属膜３２が左右に分極されている。
圧電フレーム６０は、基部２９及び振動腕２１からなる第２音叉型圧電振動片３０と、圧電外枠部６６と、支持腕６２と、接続部６３と開口部２２とから構成され、同じ厚さの圧電基板で一体に形成され分極溝２６で分極された金属膜３２で覆われている。開口部２２は、斜線で示されている。圧電フレーム６０は、分極溝２６を備えることで第１実施形態と同様に、励振電極６５を形成する前の段階で、第２音叉型圧電振動片３０の周波数を測定することができる。
【００７８】
一対の振動腕２１は基部２９の一端からＹ方向に延びており、振動腕２１の表裏両面には溝部２７が形成されている。例えば、一本の振動腕２１の表面には１箇所の溝部２７が形成されており、振動腕２１の裏面側にも同様に１箇所の溝部２７が形成されている。つまり、一対の振動腕２１には４箇所の溝部２７が形成されている。
【００７９】
振動腕２１の先端付近は一定幅で幅広となりハンマー型の形状となっている。ハンマー型の形状部分は金属膜を備えた錘部６８を形成している。錘部６８は振動腕２１に電圧をかけた際に振動しやすくさせ、また安定した振動をするために形成されている。
【００８０】
圧電フレーム６０は、圧電外枠部６６と基部２９と支持腕２５と接続部２６との表面に、金属膜３２が形成され、裏面にも同様に金属膜３２が形成されている。金属膜３２は、例えばクロム（Ｃｒ）の下地膜に金（Ａｕ）を積層したものが用いられる。圧電ウエハ１０に第２音叉型圧電振動片３０の外形が形成された状態で、分極溝２６で分極された金属膜３２の基部２９に不図示の周波数測定器のプローブを当接する。分極された金属膜３２のそれぞれに電圧が印加されると、振動腕２１は励振する。周波数測定器は振動腕２１の周波数を測定することができる。分極された金属膜３２に印加した振動腕２１の周波数と図１３（ａ）に示された接続端子６４に印加した振動腕２１の周波数とには相関性がある。このため、圧電ウエハ上のすべての第２音叉型圧電振動片３０の周波数が測定され、補正が必要な第２音叉型圧電振動片３０が特定される。
【００８１】
＜第２圧電振動デバイス１００の製造工程＞
図１４は、リッド５が形成された圧電ウエハ１０と、第２音叉型圧電振動片３０及び圧電フレーム６０が形成された圧電ウエハ１０と、ベース４０が形成された圧電ウエハ１０とを重ね合わせる前の斜視図である。説明の都合上仮想線で、リッド用の圧電ウエハ１０には第１リッド５を示し、ベース用の圧電ウエハ１０には、ベース４０を示している。圧電フレーム６０には開口部２２を斜線で示している。なお、説明の都合上各圧電ウエハ１０には５２個のリッド５、圧電フレーム６０及びベース４０が描かれているが、実際には３枚の圧電ウエハ１０が接合され数百数千もの第２圧電振動デバイス１００が形成される。
【００８２】
重ね合わせる際には、すでにリッド５のリッド用凹部１７はエッチングで形成されている。また、ベース４０のリッド用凹部４７がエッチングで形成されており、さらに接続電極４５も形成されている。また、図１３で説明したように、圧電フレーム６０及び第２音叉型圧電振動片３０には引出電極６１及び接続端子６４並びに励振電極６５が形成されている。リッド５及び圧電フレーム６０並びにベース４０は、接合面を鏡面状態にしてプラズマ処理又はイオンビームを照射することにより、リッド５及び圧電フレーム６０並びにベース４０の接合面を活性化させる。
【００８３】
接合面が活性化された夫々の圧電ウエハ１０の大きさは、例えば直径４インチでありオリエンテーションフラット１０ｃが形成されているため、３枚の圧電ウエハ１０を正確に位置合わせして重ね合わせる。重ね合わされた３枚の圧電ウエハ１０はシロキサン結合で強固に結合しパッケージ７０（図１３を参照）を形成する。圧電ウエハ１０同士のシロキサン結合の際に、接続端子６４と接続電極４５ともしっかりと結合する。パッケージ７０は、スルーホールＴＨに封止材として金と他の金属との共晶合金を充填し、不図示の真空リフロー炉に保持し溶融して封止を行い第２圧電振動デバイス１００が形成される。
【００８４】
リッド用の圧電ウエハ１０及びベース用の圧電ウエハ１０並びに圧電フレーム６０が形成された圧電ウエハ１０の３枚が接合され、スルーホールＴＨが封止された圧電ウエハ１０は、ダイジングソー又はレーザソーで切断して第２圧電振動デバイス１００が完成する。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
以上、本発明の好適な実施例について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において上記各実施例に様々な変更・変形を加えて実施することができる。例えば、圧電材料として水晶の他にニオブ酸リチウム等の様々な圧電単結晶材料を用いることができる。
【符号の説明】
【００８６】
５    …  リッド
１０    …  圧電ウエハ、１０ｃ    …  オリエンテーションフラット
１７    …  リッド用凹部
１８    …  開口部ユニット
２０    …  第１音叉型圧電振動片
２１    …  振動腕
２２    …  開口部
２３    …  電極パターン（２３ａ    …  基部電極、２３ｃ    …  側面電極、２３ｄ    …  溝電極）
２４    …  周波数調整部
２５    …  振動腕根本部
２６    …  分極溝
２７    …  溝部
２８    …  連結部
２９    …  基部
３０    …  第２音叉型圧電振動片
３１    …  導電性接着剤
３２    …  金属膜
３４    …  除去部
３６    …  フォトレジスト、３７    …  現像後のフォトレジスト
４０    …  ベース
４２    …  配線層（４３  …  外部端子電極、４４  …  内部配線）
４５    …  接続電極
４６    …  外部電極
４７    …  ベース用凹部
５０    …  第１圧電振動デバイス
５１    …  セラミックパッケージ（５１ａ  …  底面用セラミック層、５１ｂ  …  壁用セラミック層、５１ｃ  …  台座用セラミック層）
５７    …  封止材
５８    …  キャビティ
５９    …  蓋体
６０    …  圧電フレーム
６１    …  引出電極
６２    …  支持腕
６３    …  接続部
６４    …  接続端子
６５    …  励振電極
６６    …  圧電外枠部
６８    …  錘部
７０    …  パッケージ
８０    …  マスク枠
８０−１    …  第１フォトマスク、８０−２    …  第２フォトマスク
８２    …  斜線部（透過領域）
８５    …  音叉型振動片外形パターン
８６    …  分極溝パターン
８７    …  溝部パターン
９０−１    …  第３フォトマスク、９０−２    …  第４フォトマスク
１００    …  第２圧電振動デバイス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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