(57)【要約】  平行に配置された状態で基端側が基部１２に固定され、先端側に重り金属膜２１が成膜された一対の振動腕部１０、１１を有する圧電振動片４と、該圧電振動片が上面にマウントされたベース基板２と、マウントされた圧電振動片をキャビティ内に収容するようにベース基板と接合されたリッド基板と、平面視したときに一対の振動腕部の近傍に隣接した状態で、該振動腕部の長手方向に沿って基端側から先端側まで延在するように、両基板のうち少なくともいずれか一方に形成され、加熱されることでキャビティ内の真空度を向上させる調整膜３４と、を備え、該調整膜は、加熱によって、隣接する振動腕部の側面に局所的に蒸着される。
2009101733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行に配置された状態で基端側が基部に固定され、先端側に重り金属膜が成膜された一対の振動腕部を有する圧電振動片と、
該圧電振動片が上面にマウントされたベース基板と、
マウントされた前記圧電振動片をキャビティ内に収容するようにベース基板に接合されたリッド基板と、
平面視したときに前記一対の振動腕部の近傍に隣接した状態で、該振動腕部の長手方向に沿って基端側から先端側まで延在するように前記両基板のうち少なくともいずれか一方に形成され、加熱されることで前記キャビティ内の真空度を向上させる調整膜と、を備え、
該調整膜は、前記加熱によって、隣接する前記振動腕部の側面に局所的に蒸着されることを特徴とする圧電振動子。
【請求項２】
請求項１に記載した圧電振動子において、
前記調整膜は、平面視したときに前記一対の振動腕部の間に挟まれるように形成されていることを特徴とする圧電振動子。
【請求項３】
一対の振動腕部を備えた音叉型の圧電振動片と、
前記圧電振動片を収容するパッケージと、
前記振動腕部に形成された第１質量調整膜と、を備え、
前記第１質量調整膜の一部を除去することにより前記圧電振動片の周波数を増加させることが可能な圧電振動子であって、
前記第１質量調整膜に隣接して、前記パッケージの内部に第２質量調整膜が形成され、
前記第１質量調整膜に隣接する領域で、前記第２質量調整膜の少なくとも一部が除去されていることを特徴とする圧電振動子。
【請求項４】
請求項３に記載した圧電振動子において、
前記第２質量調整膜の除去に伴う生成物の少なくとも一部が、前記振動腕部の長さ方向における前記第１質量調整膜の形成区間に付着していることを特徴とする圧電振動子。
【請求項５】
請求項３に記載した圧電振動子において、
前記第２質量調整膜は、ゲッター材であることを特徴とする圧電振動子。
【請求項６】
平行に配置された状態で基端側が基部に固定され、先端側に重り金属膜が成膜された一対の振動腕部を有する圧電振動片と、該圧電振動片が上面にマウントされたベース基板と、マウントされた前記圧電振動片をキャビティ内に収容するようにベース基板に接合されたリッド基板と、平面視したときに前記一対の振動腕部の近傍に隣接した状態で、該振動腕部の長手方向に沿って基端側から先端側まで延在するように前記両基板のうち少なくともいずれか一方に形成され、加熱されることで前記キャビティ内の真空度を向上させる調整膜と、を備える圧電振動子を製造する方法であって、
前記ベース基板と前記リッド基板とのうち少なくともいずれか一方に、前記調整膜を形成する調整膜形成工程と、
前記圧電振動片を前記ベース基板の上面にマウントした後、ベース基板と前記リッド基板とを接合して圧電振動片を前記キャビティ内に封止する接合工程と、
前記キャビティ内に封止された前記圧電振動片を振動させて直列共振抵抗値及び周波数を共に計測しながら前記調整膜を局所的に加熱して蒸発させ、キャビティ内の真空度を一定レベル以上に調整すると同時に、周波数を目標値近傍の近似範囲内に調整するゲッタリング工程と、
該ゲッタリング工程後、引き続き周波数を計測しながら前記重り金属膜を加熱して、前記近似範囲内の周波数を微調して前記目標値に近づける微調工程と、を備え、
前記ゲッタリング工程の際、前記近似範囲と計測した周波数との差に応じて前記調整膜の加熱位置を決定すると共に、前記加熱位置近傍に位置する前記振動腕部の側面に加熱した調整膜を局所的に蒸着させることで振動特性を変化させることを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項７】
請求項３に記載した圧電振動子の製造方法において、
前記調整膜形成工程の際、前記調整膜を、平面視したときに前記一対の振動腕部の間に挟まれるように形成することを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項８】
一対の振動腕部を備えた音叉型の圧電振動片と、
前記圧電振動片を収容するパッケージと、
前記振動腕部に形成された第１質量調整膜と、を備え、
前記第１質量調整膜の一部を除去することにより前記圧電振動片の周波数を増加させることが可能な圧電振動子の製造方法であって、
前記第１質量調整膜に隣接して、前記パッケージの内部に第２質量調整膜が形成され、
前記第１質量調整膜に隣接する領域で、前記第２質量調整膜の少なくとも一部を除去することにより、前記圧電振動片の周波数を低下させる工程を有することを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載した圧電振動子の製造方法において、
前記第２質量調整膜の除去は、前記パッケージの外部からレーザを照射することによって行うことを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項１０】
請求項８に記載した圧電振動子の製造方法において、
前記パッケージは、接合膜を介して一対の基板を陽極接合することにより形成され、
前記接合膜および前記第２質量調整膜を、同時に形成する工程を有することを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項１１】
請求項１ないし５のいずれか1項に記載の圧電振動子が、発振子として集積回路に電気的に接続されていることを特徴とする発振器。
【請求項１２】
請求項１ないし５のいずれか1項に記載の圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴とする電子機器。
【請求項１３】
請求項１ないし５のいずれか1項に記載の圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されていることを特徴とする電波時計
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合された２枚の基板の間に形成されたキャビティ内に圧電振動片が封止された表面実装型（ＳＭＤ）の圧電振動子、該圧電振動子を製造する圧電振動子の製造方法、圧電振動子を有する発振器、電子機器及び電波時計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や携帯情報端末機器には、時刻源や制御信号等のタイミング源、リファレンス信号源等として水晶等を利用した圧電振動子が用いられている。この種の圧電振動子は、様々なものが知られているが、その１つとして、表面実装型の圧電振動子が知られている。この種の圧電振動子としては、一般的に圧電振動片が形成された圧電基板を、ベース基板とリッド基板とで上下から挟み込むように接合した３層構造タイプのものが知られている。この場合、圧電振動子は、ベース基板とリッド基板との間に形成されたキャビティ（密閉室）内に収容されている。【０００３】
また、近年では、上述した３層構造タイプのものではなく、２層構造タイプのものも開発されている。このタイプの圧電振動子は、ベース基板とリッド基板とが直接接合されることで２層構造になっており、両基板の間に形成されたキャビティ内に圧電振動片が収容されている。この２層構造タイプの圧電振動子は、３層構造のものに比べて薄型化を図ることができる等の点において優れており、好適に使用されている。【０００４】
また、キャビティ内に収容する圧電振動片として、音叉型の圧電振動片が知られている。音叉型の圧電振動片は、平行に配置された一対の振動腕部と、該一対の振動腕部の基端側を一体的に固定する基部と、を有し、所定の駆動電圧が印加された際に、一対の振動腕部が互いに接近又は離間する方向に振動するものである。なお、この振動の際の周波数Ｆは、振動腕部の腕の長さ（長手方向の長さ）をＬ、腕幅をＷとすると、Ｆ＝ｋ（Ｗ／Ｌ2）で求められることが知られている（式中のｋは比例定数）。【０００５】
ところで、一般に圧電振動子には、公称周波数が定められている。この公称周波数は、圧電振動片が所定の駆動電圧を印加されて振動する際の周波数を保証する値である。即ち、圧電振動片は、印加時に公称周波数の範囲内で振動するように周波数調整されている必要がある。
そのために、圧電振動片の周波数調整が行われる。一般に、周波数調整は、粗調工程と微調工程との２回に分けて行っている。粗調工程は、圧電振動片の作製段階で行うもので、周波数を粗く調整して、公称周波数にある程度近づけておく工程である。微調工程は、圧電振動片をキャビティ内に封止した後に行うもので、圧電振動片が最終的に公称周波数の範囲内で振動するように、周波数を微細に調整する工程である。特に、この微調工程は、圧電振動片の品質を決定付ける重要な工程である。
この微調工程としては、圧電振動片を振動させた後、周波数を計測しながら該圧電振動片の外表面上に成膜された重り金属膜をレーザ等で加熱して部分的に除去する方法が一般的である（例えば、特許文献１参照）。この方法によれば、重り金属膜を除去することにより圧電振動片の重量が僅かに軽くなるため、該圧電振動片の周波数が高くなる。このため、圧電振動片の周波数を徐々に高める（追い込む）ことができ、公称周波数に近づけることができる。【０００６】
一方、圧電振動子を製造するにあたって、上述した周波数調整と同様に重要な作業として、キャビティ内の真空度を高めて、直列共振抵抗値（Ｒ１）を調整する作業がある。この直列共振抵抗値は、キャビティ内の真空度に依存するものである。具体的には、キャビティ内の真空度が一定レベルに達するまでは直列共振抵抗値が適正な抵抗値に近づくように低下し、真空度が一定レベル以上では該抵抗値から大きく変動することがない。ところで、このキャビティ内の真空度は、圧電振動片の周波数に影響を与える一要因である。従って、直列共振抵抗値は、微調工程時には既に適正の共振直列抵抗値となるように調整されている必要がある。
直列共振抵抗値を調整する方法としては、例えばキャビティ内に設けられたアルミニウム等のゲッター材を利用する方法が知られている（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）。この方法は、まずゲッター材をレーザ等で加熱して活性化させる。すると、活性化したゲッター材が、蒸発しながらキャビティ内の空気を吸収する。その結果、キャビティ内の真空度を高めることができ、直列共振抵抗値を調整することができる。なお、これ以降、真空度を向上させて、直列共振抵抗値を調整する方法をゲッタリングと呼ぶ。【０００７】
このように、表面実装型の圧電振動子を製造するにあたって、製品としての品質を保つためには、圧電振動片をキャビティ内に封止した後、ゲッタリング及び微調工程をそれぞれ実施することが必須とされている。【０００８】
図２９は従来技術に係る圧電振動子のリッド基板を取り外した状態の平面図であり、図３０は図２９のＤ−Ｄ線における断面図である。図３０に示すように、表面実装型の圧電振動子２００として、ベース基板２０１とリッド基板２０２とでパッケージ２０９を形成し、パッケージ２０９の内部に形成されたキャビティＣに圧電振動片２０３を収納したものが提案されている。ベース基板２０１とリッド基板２０２とは、両者間に接合膜２０７を配置して陽極接合により接合されている。【０００９】
一般に圧電振動子は、等価抵抗値（実効抵抗値、Ｒｅ）がより低く抑えられたものが望まれている。等価抵抗値が低い圧電振動子は、低電力で圧電振動片を振動させることが可能であるため、エネルギー効率のよい圧電振動子になる。
等価抵抗値を抑えるための一般的な方法の一つとして、図２９に示すように圧電振動片２０３の封止されているキャビティＣ内を真空に近づける方法が知られている。キャビティＣ内を真空に近づける方法として、キャビティＣ内にアルミニウムなどのゲッター材２１０を封止し、外部よりレーザを照射して該ゲッター材２２０を活性化させる方法（ゲッタリング）が知られている（例えば、特許文献２および３参照）。この方法によれば、活性化状態になったゲッター材２１０によって、陽極接合の際に発生する酸素を吸収することができるので、キャビティＣ内を真空に近づけることができる。
【特許文献１】特開２００３−１３３８７９号公報
【特許文献２】特開２００６−８６５８５号公報
【特許文献３】特表２００７−５１１１０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した圧電振動子の製造方法には、まだ以下の点で不都合があった。
始めに、微調工程時に重り金属膜を加熱する際に、該重り金属膜が成膜されている圧電振動片も併せて加熱してしまうので、どうしても圧電振動片は加熱による負荷を受けてしまう。そのため、できるだけ負荷を与えずに微調工程を行うことが望まれる。しかしながら、重り金属膜は、膜厚にバラツキが生じやすいので、圧電振動片に対して加熱による負荷がかかりやすかった。つまり、膜厚にバラツキがあるので、レーザを１パルス照射するごとに、変動する周波数に差異が生じてしまう。即ち、レーザを１パルス照射して、予想される量の重り金属膜を除去しようとしても、膜厚にバラツキがあるので、予想とは違った意図しない量の重り金属膜が除去されてしまう。そのため、変動する周波数に差異が生じてしまう。このため、圧電振動片を繰り返し照射しなくてはならない場合があり、加熱による負荷が圧電振動片に蓄積して、圧電振動片に悪影響を与える恐れがあった。
特に、除去した重り金属膜は、元に戻すことができないので、一度高めてしまった周波数を、低く戻すことができなかった。従って、重り金属膜の除去を少しずつ慎重に行わざるを得なかった。このため、加熱による負荷が圧電振動片に蓄積しやすく、悪影響を与える可能性が高かった。【００１１】
また、品質を保つための必須な作業であるゲッタリング及び微調工程は、それぞれ別々のタイミングで行われているので、どうしても圧電振動子の製造に時間がかかってしまい、効率の良い作業を行うことができなかった。【００１２】
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、加熱による負荷の蓄積を極力軽減しながら、より高精度に周波数の微調を行うことができると共に、ゲッタリング及び微調を効率よく行うことができる表面実装型の圧電振動子を提供することである。また、該圧電振動子を製造する圧電振動子の製造方法、圧電振動子を有する発振器、電子機器、電波時計を提供することである。【００１３】
図２９に示す音叉型圧電振動片２０３を搭載した圧電振動子２００の周波数調整方法として、圧電振動片２０３の振動腕２１０の先端に周波数調整用の金属重り材料２１１を付着させ、レーザ光を照射して重り材料２１１を部分的に溶融除去してその質量を減らすようにトリミングする方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、従来の周波数調整方法では、重り材料２１１をトリミングして振動腕２１０の質量を減らすため、圧電振動子２００の周波数を増加させる方向にしか周波数調整することができない。重り材料２１１を過剰にトリミングして圧電振動子２００の周波数が目標値を超えてしまった場合には、その周波数を目標値まで下げる方法がないため、圧電振動子２００を廃棄せざるを得ない。その結果、圧電振動子２００の歩留まりが低下するという問題がある。【００１４】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、歩留まりを向上させることが可能な圧電振動子およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明に係る圧電振動子は、平行に配置された状態で基端側が基部に固定され、先端側に重り金属膜が成膜された一対の振動腕部を有する圧電振動片と、該圧電振動片が上面にマウントされたベース基板と、マウントされた前記圧電振動片をキャビティ内に収容するようにベース基板に接合されたリッド基板と、平面視したときに前記一対の振動腕部の近傍に隣接した状態で、該振動腕部の長手方向に沿って基端側から先端側まで延在するように前記両基板のうち少なくともいずれか一方に形成され、加熱されることで前記キャビティ内の真空度を向上させる調整膜と、を備え、該調整膜が、前記加熱によって、隣接する前記振動腕部の側面に局所的に蒸着されることを特徴とするものである。【００１６】
また、本発明に係る圧電振動子の製造方法は、平行に配置された状態で基端側が基部に固定され、先端側に重り金属膜が成膜された一対の振動腕部を有する圧電振動片と、該圧電振動片が上面にマウントされたベース基板と、マウントされた前記圧電振動片をキャビティ内に収容するようにベース基板に接合されたリッド基板と、平面視したときに前記一対の振動腕部の近傍に隣接した状態で、該振動腕部の長手方向に沿って基端側から先端側まで延在するように前記両基板のうち少なくともいずれか一方に形成され、加熱されることで前記キャビティ内の真空度を向上させる調整膜と、を備える圧電振動子を製造する方法であって、前記ベース基板と前記リッド基板とのうち少なくともいずれか一方に、前記調整膜を形成する調整膜形成工程と、前記圧電振動片を前記ベース基板の上面にマウントした後、ベース基板と前記リッド基板とを接合して圧電振動片を前記キャビティ内に封止する接合工程と、前記キャビティ内に封止された前記圧電振動片を振動させて直列共振抵抗値及び周波数を共に計測しながら前記調整膜を局所的に加熱して蒸発させ、キャビティ内の真空度を一定レベル以上に調整すると同時に、周波数を目標値近傍の近似範囲内に調整するゲッタリング工程と、該ゲッタリング工程後、引き続き周波数を計測しながら前記重り金属膜を加熱して、前記近似範囲内の周波数を微調して前記目標値に近づける微調工程と、を備え、前記ゲッタリング工程の際、前記近似範囲と計測した周波数との差に応じて前記調整膜の加熱位置を決定すると共に、前記加熱位置近傍に位置する前記振動腕部の側面に加熱した調整膜を局所的に蒸着させることで振動特性を変化させることを特徴とするものである。【００１７】
この発明に係る圧電振動子及び圧電振動子の製造方法においては、まずベース基板とリッド基板とのうち少なくともいずれか一方の基板に、加熱されることでキャビティ内の真空度を向上させる調整膜を形成する調整膜形成工程を行う。この際、調整膜を、平面視したときに一対の振動腕部の近傍に隣接した状態で、該振動腕部の長手方向に沿って基端側から先端側まで延在するように形成する。なお、平面視とは、圧電振動片をベース基板或いはリッド基板上に投影するように、圧電振動子を上面ないし下面から観察することを意味する。
次に、圧電振動片をベース基板の上面にマウントした後、ベース基板とリッド基板とを接合する接合工程を行う。これにより、圧電振動片をキャビティ内に封止することができる。【００１８】
次に、キャビティ内に封止された圧電振動片を振動させて直列共振抵抗値を計測しながら、調整膜を局所的に加熱して蒸発させ、キャビティ内の真空度を一定レベル以上に調整するゲッタリング工程を行う。ここで、一定レベルとは、それ以上真空度を向上させても、直列共振抵抗値に大きな変動がない状態を意味する。これにより、適正の直列共振抵抗値を確保することができる。【００１９】
また、ゲッタリング工程では、キャビティ内の真空度を調整すると同時に、調整膜を利用して、周波数を計測しながら該周波数を目標値近傍の近似範囲内に調整する。ここで、目標値とは、品質を確保するための圧電振動子の公称周波数である。
このゲッタリング工程時の周波数の調整方法について説明すると、始めに、調整膜は、平面視したときに一対の振動腕部の近傍に隣接した状態で形成されている。従って、調整膜を加熱して蒸発させると、加熱位置の近傍に位置する振動腕部の側面に局所的に蒸着する。この際、調整膜が蒸着した位置が、振動腕部の基端側であれば周波数は高くなる傾向にあり、先端側であれば周波数は低くなる傾向にある。よって、調整膜の加熱位置を変更することで、周波数を増減させることができる。従って、近似範囲と実際に計測した周波数との差に応じて調整膜の加熱位置を決定すると共に、振動腕部の側面に蒸発した調整膜を局所的に蒸着させることで、振動腕部の振動特性を変化させることができる。よって、ゲッタリングと同時に、一対の振動腕部の周波数を目標値近傍の近似範囲内に調整することができる。
このように、ゲッタリング工程を行うことで、適正の直列共振抵抗値を確保することができると共に、周波数を近似範囲内に収まるように予め追い込んでおくことができる。なお、キャビティ内の真空度に関しては、調整膜の加熱位置に左右されることがない。【００２０】
次に、引き続き周波数を計測しながら重り金属膜を加熱して、近似範囲内の周波数を微調して目標値に近づける微調工程を行う。これにより、圧電振動片の周波数を目標値である公称周波数に調整することができる。【００２１】
この結果、互いに接合されたベース基板とリッド基板との間に形成されたキャビティ内に圧電振動片が収容された表面実装型の圧電振動子を製造することができる。
特に、従来では、周波数調整に関して重り金属膜に頼らざるを得なかったので、膜厚にバラツキのある重り金属膜を慎重に何度も除去する必要があった。これに対して、本発明では、微調工程前に既に周波数が目標値の近似範囲内に調整されているので、重り金属膜を僅かに除去するだけで良い。よって、膜厚のバラツキに余り影響されずにより短時間で高精度に微調を行うことができる。従って、高品質化を図ることができる。また、従来のように重り金属膜を何度も加熱する必要がないので、加熱による負荷の蓄積を抑制することができる。この点においても、圧電振動子の高品質化を図ることができる。
更に、従来別々のタイミングで行われていたゲッタリングと微調とを並行して行うことができるので、製造工程の簡素化を図ることができ、製造効率を高めることができる。【００２２】
また、本発明に係る圧電振動子は、前記調整膜が、平面視したときに前記一対の振動腕部の間に挟まれるように形成されていることを特徴とするものである。【００２３】
また、本発明に係る圧電振動子の製造方法は、前記調整膜形成工程の際、前記調整膜を、平面視したときに前記一対の振動腕部の間に挟まれるように形成することを特徴とするものである。【００２４】
この発明に係る圧電振動子及び圧電振動子の製造方法によれば、調整膜形成工程の際、調整膜を、平面視したときに一対の振動腕部の間に挟まれるように形成する。つまり、該調整膜は、一対の振動腕部の両方の近傍に位置する。従って、単に１箇所の調整膜を加熱するだけで、一対の振動腕部の両方の側面に調整膜を蒸着させることができる。即ち、一対の振動腕部のそれぞれに隣接するように一対の調整膜を形成し、該一対の調整膜を加熱するといった作業をする必要がない。従って、製造工程の更なる簡素化を図ることができる。【００２５】
また、本発明に係る圧電振動子の製造方法は、一対の振動腕部を備えた音叉型の圧電振動片と、前記圧電振動片を収容するパッケージと、前記振動腕部に形成された第１質量調整膜と、を備え、前記第１質量調整膜の一部を除去することにより前記圧電振動片の周波数を増加させることが可能な圧電振動子の製造方法であって、前記第１質量調整膜に隣接して、前記パッケージの内部に第２質量調整膜が形成され、前記第１質量調整膜に隣接する領域で、前記第２質量調整膜の少なくとも一部を除去することにより、前記圧電振動片の周波数を低下させる工程を有することを特徴とする。
第１質量調整膜の一部を除去すれば、圧電振動片の周波数が増加するのであるから、第１質量調整膜の形成区間に物質が付着すれば、圧電振動片の周波数は低下することになる。本発明では、第１質量調整膜に隣接する領域で第２質量調整膜を除去する構成としたので、除去に伴う生成物を第１質量調整膜の形成区間に付着させることが可能になり、圧電振動片の周波数を低下させることができる。これにより、第１質量調整膜を過剰に除去して圧電振動子の周波数が目標範囲を超えてしまった場合でも、第２質量調整膜を除去することで圧電振動子の周波数を目標範囲内に収めることが可能になる。したがって、圧電振動子の歩留まりを向上させることができる。【００２６】
また前記第２質量調整膜の除去は、前記パッケージの外部からレーザを照射することによって行うことが望ましい。
この構成によれば、第１質量調整膜の除去と同様に第２質量調整膜を除去することが可能になり、圧電振動子の周波数調整を容易に行うことができる。【００２７】
また前記パッケージは、接合膜を介して一対の基板を陽極接合することにより形成され、前記接合膜および前記第２質量調整膜を同時に形成する工程を有することが望ましい。
この構成によれば、製造プロセスを簡略化して製造コストを低減することができる。【００２８】
一方、本発明に係る圧電振動子は、一対の振動腕部を備えた音叉型の圧電振動片と、前記圧電振動片を収容するパッケージと、前記振動腕部に形成された第１質量調整膜と、を備え、前記第１質量調整膜の一部を除去することにより前記圧電振動片の周波数を増加させることが可能な圧電振動子であって、前記第１質量調整膜に隣接して、前記パッケージの内部に第２質量調整膜が形成され、前記第１質量調整膜に隣接する領域で、前記第２質量調整膜の少なくとも一部が除去されていることを特徴とする。
また前記第２質量調整膜の除去に伴う生成物の少なくとも一部が、前記振動腕部の長さ方向における前記第１質量調整膜の形成区間に付着していることを特徴とする。
これらの構成によれば、圧電振動片の周波数を低下させる方向に周波数調整されているので、圧電振動子の歩留まりを向上させることができる。【００２９】
また前記第２質量調整膜は、ゲッター材であることが望ましい。
この構成によれば、ゲッター材とは別に第２質量調整膜を形成する必要がないので、圧電振動子のコストを低減することができる。【００３０】
また、本発明に係る発振器は、上記本発明の圧電振動子が、発振子として集積回路に電気的に接続されていることを特徴とするものである。
また、本発明に係る電子機器は、上記本発明の圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴とするものである。
また、本発明に係る電波時計は、上記本発明の圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されていることを特徴とするものである。【００３１】
この発明に係る発振器、電子機器及び電波時計においては、加熱による負荷の蓄積を軽減しながら、より高精度に周波数の微調を行うことで高品質化されたと共に、ゲッタリング及び微調を効率よく行うことで低コスト化された圧電振動子を備えているので、同様に高品質化及び低コスト化を図ることができる。
また、歩留まりが向上した圧電振動子を備えているので、発振器、電子機器および電波時計のコストを低減することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明に係る圧電振動子によれば、加熱による負荷の蓄積を軽減しながら、より高精度に周波数の微調を行うことで高品質化されたと共に、ゲッタリング及び微調を効率よく行うことで低コスト化された表面実装型の圧電振動子とすることができる。
また、本発明に係る圧電振動子の製造方法によれば、上述した圧電振動子を製造することができる。
また、本発明に係る圧電振動子の製造方法によれば、第２質量調整膜を除去することで圧電振動片の周波数を低下させることができる。これにより、第１質量調整膜を過剰に除去して圧電振動子の周波数が目標範囲を超えてしまった場合でも、第２質量調整膜を除去することで圧電振動子の周波数を目標範囲内に収めることが可能になる。したがって、圧電振動子の歩留まりを向上させることができる。
また、本発明に係る発振器、電子機器及び電波時計によれば、上述した圧電振動子を備えているので、同様に高品質化及び低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る圧電振動子の第１実施形態を示す外観斜視図である。
【図２】図１に示す圧電振動子の内部構成図であって、リッド基板を取り外した状態で圧電振動子を上方から見た図である。
【図３】図２に示すＡ−Ａ線に沿った圧電振動子の断面図である。
【図４】図１に示す圧電振動子の分解斜視図である。
【図５】図１に示す圧電振動子を構成する圧電振動片の上面図である。
【図６】図５に示す圧電振動片の下面図である。
【図７】図５に示す断面矢視Ｂ−Ｂ図である。
【図８】図１に示す圧電振動子を製造する際の流れを示すフローチャートである。
【図９】図８に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、リッド基板の元となるリッド基板用ウエハに複数の凹部及び接合膜を形成した状態を示す図である。
【図１０】図８に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、ベース基板の元となるベース基板用ウエハにゲッター材、貫通電極、引き回し電極及び接合膜を形成した状態を示す図である。
【図１１】図１０に示す状態のベース基板用ウエハの全体図である。
【図１２】図８に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、圧電振動片をキャビティ内に収容した状態でベース基板用ウエハとリッド基板用ウエハとが陽極接合されたウエハ体の分解斜視図である。
【図１３】図８に示すフローチャートに沿って圧電振動子を製造する際の一工程を示す図であって、振動腕部の基端側のゲッター材を加熱して蒸発させた状態を示す図である。
【図１４】本発明に係る圧電振動子の第２実施形態の圧電振動子の内部構成図であって、リッド基板を取り外した状態で圧電振動子を上方から見た図である。
【図１５】本発明に係る発振器の一実施形態を示す構成図である。
【図１６】本発明に係る電子機器の一実施形態を示す構成図である。
【図１７】本発明に係る電波時計の一実施形態を示す構成図である。
【図１８】本発明に係る圧電振動子を用いた実施例の結果を示す図である。
【図１９】実施形態に係る圧電振動子の外観斜視図である。
【図２０】図１９に示す圧電振動子の内部構成図であって、リッド基板を取り外した状態で圧電振動片を上方から見た図である。
【図２１】図２０のＡ−Ａ線に沿った圧電振動子の断面図である。
【図２２】図１９に示す圧電振動子の分解斜視図である。
【図２３】図１９に示す圧電振動子を構成する圧電振動片の平面図である。
【図２４】図２３に示す圧電振動片の底面図である。
【図２５】図２３のＢ−Ｂ線における断面図である。
【図２６】圧電振動子の製造方法のフローチャートである。
【図２７】圧電振動片をキャビティ内に収容した状態でベース基板用ウエハとリッド基板用ウエハとが陽極接合されたウエハ体の分解斜視図である。
【図２８Ａ】ゲッタリング工程による周波数変化を示すグラフである。
【図２８Ｂ】ゲッタリング工程による周波数変化を示すグラフである。
【図２９】従来の圧電振動子のリッド基板を取り外した状態の平面図である。
【図３０】図２９のＣ−Ｃ線における断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    圧電振動子
２    ベース基板
３    リッド基板
４    圧電振動片
１０、１１    振動腕部
１２    基部
２１    重り金属膜（第１質量調整膜）
２１ａ    粗調膜（重り金属膜）
２１ｂ    微調膜（重り金属膜）
３４    ゲッター材（調整膜）
３５    接合膜
４０    ベース基板用ウエハ（ベース基板）
５０    リッド基板用ウエハ（リッド基板）
７０    ゲッター材（第２質量調整膜）
７１    除去溝
１００    発振器
１０１    発振器の集積回路
１１０    携帯情報機器（電子機器）
１１３    電子機器の計時部
１３０    電波時計
１３１    電波時計のフィルタ部
Ｃ    キャビティ
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
〔第１実施形態〕
以下、本発明に係る第１実施形態を、図１から図１３を参照して説明する。
本実施形態の圧電振動子１は、図１から図４に示すように、ベース基板２とリッド基板３とで２層に積層された箱状に形成されており、内部のキャビティＣ内に圧電振動片４が収容された表面実装型の圧電振動子である。
なお、図４においては、図面を見易くするために後述する励振電極１５、引き出し電極１９、２０、マウント電極１６、１７、重り金属膜２１の図示を省略している。【００３６】
圧電振動片４は、図５から図７に示すように、水晶、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等の圧電材料から形成された音叉型の振動片であり、所定の電圧が印加されたときに振動するものである。
この圧電振動片４は、平行に配置された一対の振動腕部１０、１１と、該一対の振動腕部１０、１１の基端側を一体的に固定する基部１２と、一対の振動腕部１０、１１の外表面上に形成されて一対の振動腕部１０、１１を振動させる第１の励振電極１３と第２の励振電極１４とからなる励振電極１５と、第１の励振電極１３及び第２の励振電極１４に電気的に接続されたマウント電極１６、１７とを有している。
また、本実施形態の圧電振動片４は、一対の振動腕部１０、１１の両主面上に、該振動腕部１０、１１の長手方向に沿ってそれぞれ形成された溝部１８を備えている。この溝部１８は、振動腕部１０、１１の基端側から略中間付近まで形成されている。【００３７】
第１の励振電極１３と第２の励振電極１４とからなる励振電極１５は、一対の振動腕部１０、１１を互いに接近又は離間する方向に所定の共振周波数で振動させる電極であり、一対の振動腕部１０、１１の外表面に、それぞれ電気的に切り離された状態でパターニングされて形成されている。具体的には、図７に示すように、第１の励振電極１３が、一方の振動腕部１０の溝部１８上と他方の振動腕部１１の両側面上とに主に形成され、第２の励振電極１４が、一方の振動腕部１０の両側面上と他方の振動腕部１１の溝部１８上とに主に形成されている。【００３８】
また、第１の励振電極１３及び第２の励振電極１４は、図５及び図６に示すように、基部１２の両主面上において、それぞれ引き出し電極１９、２０を介してマウント電極１６、１７に電気的に接続されている。そして圧電振動片４は、このマウント電極１６、１７を介して電圧が印加されるようになっている。
なお、上述した励振電極１５、マウント電極１６、１７及び引き出し電極１９、２０は、例えば、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）やチタン（Ｔｉ）等の導電性膜の被膜により形成されたものである。【００３９】
また、一対の振動腕部１０、１１の先端側には、自身の振動状態を所定の周波数の範囲内で振動するように調整（周波数調整）を行うために、重り金属膜２１が被膜されている。なお、この重り金属膜２１は、周波数を粗く調整する際に使用される粗調膜２１ａと、微小に調整する際に使用される微調膜２１ｂとに分かれている。これら粗調膜２１ａ及び微調膜２１ｂを利用して周波数調整を行うことで、一対の振動腕部１０、１１の周波数をデバイスの公称周波数の範囲内に収めることができる。【００４０】
このように構成された圧電振動片４は、図３及び図４に示すように、金等のバンプＢを利用して、ベース基板２の上面にバンプ接合されている。より具体的には、ベース基板２の上面にパターニングされた後述する引き回し電極３６、３７上に形成された２つのバンプＢ上に、一対のマウント電極１６、１７がそれぞれ接触した状態でバンプ接合されている。これにより、圧電振動片４は、ベース基板２の上面から浮いた状態で支持されると共に、マウント電極１６、１７と引き回し電極３６、３７とがそれぞれ電気的に接続された状態となっている。
なお、圧電振動片４の接合方法はバンプ接合に限定されるものではない。例えば、導電性接着剤により圧電振動片４を接合しても構わない。但し、バンプ接合することで、圧電振動片４をベース基板２の上面から浮かすことができ、振動に必要な最低限の振動ギャップを自然と確保することができる。よって、バンプ接合することが好ましい。【００４１】
上記リッド基板３は、ガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる透明の絶縁基板であり、図１、図３及び図４に示すように、板状に形成されている。そして、ベース基板２が接合される接合面側には、圧電振動片４が収まる矩形状の凹部３ａが形成されている。
この凹部３ａは、両基板２、３が重ね合わされたときに、圧電振動片４を収容するキャビティＣとなるキャビティ用の凹部である。そして、リッド基板３は、この凹部３ａをベース基板２側に対向させた状態で該ベース基板２に対して陽極接合されている。なお、ベース基板２とリッド基板３との接合方法は、陽極接合に限られたものではない。但し、陽極接合することで、両基板２、３を強固に接合できるので好ましい。【００４２】
上記ベース基板２は、リッド基板３と同様にガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる透明な絶縁基板であり、図１から図４に示すように、リッド基板３に対して重ね合わせ可能な大きさで板状に形成されている。
このベース基板２には、該ベース基板２を貫通する一対のスルーホール３０、３１が形成されている。この際、一対のスルーホール３０、３１は、キャビティＣ内に収まるように形成されている。より詳しく説明すると、本実施形態のスルーホール３０、３１は、マウントされた圧電振動片４の基部１２側に一方のスルーホール３０が位置し、振動腕部１０、１１の先端側に他方のスルーホール３１が位置するように形成されている。そして、これら一対のスルーホール３０、３１には、該スルーホール３０、３１を埋めるように形成された一対の貫通電極３２、３３が形成されている。これら貫通電極３２、３３は、図３に示すように、スルーホール３０、３１を完全に塞いでキャビティＣ内の気密を維持していると共に、後述する外部電極３８、３９と引き回し電極３６、３７とを導通させる役割を担っている。【００４３】
ベース基板２の上面側（リッド基板３が接合される接合面側）には、図１から図４に示すように、加熱されることでキャビティＣ内の真空度を向上させるゲッター材（調整膜）３４と、陽極接合用の接合膜３５と、一対の引き回し電極３６、３７とがパターニングされている。なお、接合膜３５及び一対の引き回し電極３６、３７とは導電性材料（例えば、アルミニウム）からなる。【００４４】
ゲッター材３４は、平面視したときに一対の振動腕部１０、１１の近傍に隣接した状態で、該振動腕部１０、１１の長手方向に沿って基端側から先端側まで延在するように、アルミニウム等で形成されている。より具体的には、ゲッター材３４は、図２及び図４に示すように一対の振動腕部１０、１１の外側面側に一対形成されている。【００４５】
また、接合膜３５は、リッド基板３に形成された凹部３ａの周囲を囲むようにベース基板２の周縁に沿って形成されている。
また、一対の引き回し電極３６、３７は、一対の貫通電極３２、３３のうち、一方の貫通電極３２と圧電振動片４の一方のマウント電極１６とを電気的に接続すると共に、他方の貫通電極３３と圧電振動片４の他方のマウント電極１７とを電気的に接続するようにパターニングされている。
より詳しく説明すると、一方の引き回し電極３６は、圧電振動片４の基部１２の真下に位置するように一方の貫通電極３２の真上に形成されている。また、他方の引き回し電極３７は、一方の引き回し電極３６に隣接した位置から、振動腕部１０、１１に沿って該振動腕部１０、１１の先端側に引き回しされた後、他方の貫通電極３３の真上に位置するように形成されている。
そして、これら一対の引き回し電極３６、３７上にそれぞれバンプＢが形成されており、該バンプＢを利用して圧電振動片４がマウントされている。これにより、圧電振動片４の一方のマウント電極１６が、一方の引き回し電極３６を介して一方の貫通電極３２に導通し、他方のマウント電極１７が、他方の引き回し電極３７を介して他方の貫通電極３３に導通するようになっている。【００４６】
また、ベース基板２の下面には、図１、図３及び図４に示すように、一対の貫通電極３２、３３に対してそれぞれ電気的に接続される外部電極３８、３９が形成されている。つまり、一方の外部電極３８は、一方の貫通電極３２及び一方の引き回し電極３６を介して圧電振動片４の第１の励振電極１３に電気的に接続されている。また、他方の外部電極３９は、他方の貫通電極３３及び他方の引き回し電極３７を介して、圧電振動片４の第２の励振電極１４に電気的に接続されている。【００４７】
このように構成された圧電振動子１を作動させる場合には、ベース基板２に形成された外部電極３８、３９に対して、所定の駆動電圧を印加する。これにより、圧電振動片４の第１の励振電極１３及び第２の励振電極１４からなる励振電極１５に電流を流すことができ、一対の振動腕部１０、１１を接近・離間させる方向に所定の周波数で振動させることができる。そして、この一対の振動腕部１０、１１の振動を利用して、時刻源、制御信号のタイミング源やリファレンス信号源等として利用することができる。【００４８】
次に、上述した圧電振動子１を、図８に示すフローチャートを参照しながら、ベース基板用ウエハ（ベース基板）４０とリッド基板用ウエハ（リッド基板）５０とを利用して一度に複数製造する製造方法について以下に説明する。なお、本実施形態では、ウエハ状の基板を利用して圧電振動子１を一度に複数製造するが、これに限られたものではなく、予めベース基板２及びリッド基板３の外形に寸法を合わせたものを加工して、一度に一つのみ製造する等しても構わない。【００４９】
初めに、圧電振動片作製工程を行って図５から図７に示す圧電振動片４を作製する（Ｓ１０）。具体的には、まず水晶のランバート原石を所定の角度でスライスして一定の厚みのウエハとする。続いて、このウエハをラッピングして粗加工した後、加工変質層をエッチングで取り除き、その後ポリッシュ等の鏡面研磨加工を行って、所定の厚みのウエハとする。続いて、ウエハに洗浄等の適切な処理を施した後、該ウエハをフォトリソグラフィ技術によって圧電振動片４の外形形状でパターニングすると共に、金属膜の成膜及びパターニングを行って、励振電極１５、引き出し電極１９、２０、マウント電極１６、１７、重り金属膜２１を形成する。これにより、複数の圧電振動片４を作製することができる。【００５０】
また、圧電振動片４を作製した後、共振周波数の粗調を行っておく。これは、重り金属膜２１の粗調膜２１ａにレーザ光を照射して一部を蒸発させ、重量を変化させることで行う。なお、共振周波数をより高精度に調整する微調に関しては、マウント後に行う。これについては、後に説明する。【００５１】
次に、後にリッド基板３となるリッド基板用ウエハ５０を、陽極接合を行う直前の状態まで作製する第１のウエハ作製工程を行う（Ｓ２０）。まず、ソーダ石灰ガラスを所定の厚さまで研磨加工して洗浄した後に、エッチング等により最表面の加工変質層を除去した円板状のリッド基板用ウエハ５０を形成する（Ｓ２１）。次いで、図９に示すように、リッド基板用ウエハ５０の接合面に、エッチング等により行列方向にキャビティ用の凹部３ａを複数形成する凹部形成工程を行う（Ｓ２２）。この時点で、第１のウエハ作製工程が終了する。【００５２】
次に、上記工程と同時或いは前後のタイミングで、後にベース基板２となるベース基板用ウエハ４０を、陽極接合を行う直前の状態まで作製する第２のウエハ作製工程を行う（Ｓ３０）。まず、ソーダ石灰ガラスを所定の厚さまで研磨加工して洗浄した後に、エッチング等により最表面の加工変質層を除去した円板状のベース基板用ウエハ４０を形成する（Ｓ３１）。【００５３】
次いで、ベース基板用ウエハ４０に、一対の貫通電極３２、３３を複数形成する貫通電極形成工程を行う（Ｓ３２）。具体的には、まず、一対のスルーホール３０、３１を、サンドブラスト法やプレス加工等の方法で複数形成する。そして、これら複数の一対のスルーホール３０、３１内に、一対の貫通電極３２、３３を形成する。この一対の貫通電極３２、３３により、一対のスルーホール３０、３１を封止すると共に、ベース基板用ウエハ４０の上面側から下面側との電気導通性が確保される。【００５４】
次に、ベース基板用ウエハ４０の上面にアルミニウム等をパターニングして、ベース基板用ウエハ４０にゲッター材３４を形成する調整膜形成工程を行う（Ｓ３３）。この際、ゲッター材３４を、平面視したときに一対の振動腕部１０、１１の近傍に隣接した状態で、該振動腕部１０、１１の長手方向に沿って基端側から先端側まで延在するように形成する。
そして、図１０及び図１１に示すように、ベース基板用ウエハ４０の上面に導電性材料をパターニングして、接合膜３５を形成する接合膜形成工程を行う（Ｓ３４）と共に、各一対の貫通電極３２、３３にそれぞれ電気的に接続された引き回し電極３６、３７を複数形成する引き回し電極形成工程を行う（Ｓ３５）。なお、図１０及び図１１に示す点線Ｍは、後に行う切断工程で切断する切断線を図示している。
これらの工程を行うことで、第２のウエハ作成工程が終了する。【００５５】
ところで、図８では、調整膜形成工程（Ｓ３３）、接合膜形成工程（Ｓ３４）、引き回し電極形成工程（Ｓ３５）を工程順序としているが、順序に制約はなく、また全工程を同時に行っても構わない。いずれの工程順序であっても、同一の作用効果を奏することができる。よって、必要に応じて適宜、工程順序を変更して構わない。【００５６】
次に、ベース基板用ウエハ４０とリッド基板用ウエハ５０とを接合する接合工程を行う（Ｓ４０）。この接合工程について詳しく説明すると、始めに、作製した複数の圧電振動片４を、それぞれ引き回し電極３６、３７を介してベース基板用ウエハ４０の上面に接合するマウント工程を行う（Ｓ４１）。まず、一対の引き回し電極３６、３７上にそれぞれ金等のバンプＢを形成する。そして、圧電振動片４の基部１２をバンプＢ上に載置した後、バンプＢを所定温度に加熱しながら圧電振動片４をバンプＢに押し付ける。これにより、圧電振動片４は、バンプＢに機械的に支持されると共に、マウント電極１６、１７と引き回し電極３６、３７とが電気的に接続された状態となる。よって、この時点で圧電振動片４の一対の励振電極１５は、一対の貫通電極３２、３３に対してそれぞれ導通した状態となる。
特に、圧電振動片４は、バンプ接合されるので、ベース基板用ウエハ４０の上面から浮いた状態で支持される。【００５７】
圧電振動片４のマウントが終了した後、ベース基板用ウエハ４０に対してリッド基板用ウエハ５０を重ね合わせる重ね合わせ工程を行う（Ｓ４２）。具体的には、図示しない基準マーク等を指標としながら、両ウエハ４０、５０を正しい位置にアライメントする。これにより、マウントされた圧電振動片４が、ベース基板用ウエハ４０に形成された凹部３ａと両ウエハ４０、５０とで囲まれるキャビティＣ内に収容された状態となる。【００５８】
重ね合わせ工程後、重ね合わせた２枚のウエハ４０、５０を図示しない陽極接合装置に入れ、所定の温度雰囲気で所定の電圧を印加して陽極接合する（Ｓ４３）。具体的には、接合膜３５とリッド基板用ウエハ５０との間に所定の電圧を印加する。すると、接合膜３５とリッド基板用ウエハ５０との界面に電気化学的な反応が生じ、両者がそれぞれ強固に密着して陽極接合される。これにより、圧電振動片４をキャビティＣ内に封止することができ、ベース基板用ウエハ４０とリッド基板用ウエハ５０とが接合した図１２に示すウエハ体６０を得ることができる。なお、図１２においては、図面を見易くするために、ウエハ体６０を分解した状態を図示しており、ベース基板用ウエハ４０から接合膜３５の図示を省略している。なお、図１２に示す点線Ｍは、後に行う切断工程で切断する切断線を図示している。この陽極接合を行うことで、接合工程が終了する。【００５９】
そして、上述した陽極接合が終了した後、ベース基板用ウエハ４０の下面に導電性材料をパターニングして、一対の貫通電極３２、３３にそれぞれ電気的に接続された一対の外部電極３８、３９を複数形成する外部電極形成工程を行う（Ｓ５０）。この工程により、外部電極３８、３９を利用してキャビティＣ内に封止された圧電振動片４を作動させることができる。【００６０】
次に、キャビティＣ内に封止された圧電振動片４を振動させて直列共振抵抗値を計測しながら、ゲッター材３４を局所的に加熱して蒸発させ、キャビティＣ内の真空度を一定レベル以上に調整するゲッタリング工程を行う（Ｓ６０）。
具体的に説明すると、ベース基板用ウエハ４０の下面に形成された一対の外部電極３８、３９に電圧を印加して圧電振動片４を振動させる。そして、直列共振抵抗値を計測しながらリッド基板用ウエハ５０を通して外部からレーザ光を照射し、ゲッター材３４を加熱して蒸発させる。これにより、適正の直列共振抵抗値を確保することができる。【００６１】
また、ゲッタリング工程では、キャビティＣ内の真空度を調整すると同時に、ゲッター材３４を利用して、周波数を計測しながら該周波数を目標値近傍の近似範囲内に調整する。
このゲッタリング工程時の周波数の調整方法について説明すると、始めに、ゲッター材３４は、平面視したときに一対の振動腕部１０、１１の近傍に隣接した状態で形成されている。従って、ゲッター材３４を加熱して蒸発させると、加熱位置の近傍に位置する振動腕部１０、１１の側面に局所的に蒸着する。この際、ゲッター材３４が蒸着した位置が、振動腕部１０、１１の基端側であれば周波数は高くなる傾向にあり、先端側であれば周波数は低くなる傾向にある。よって、ゲッター材３４の加熱位置を変更することで、周波数を増減させることができる。従って、近似範囲と実際に計測した周波数との差に応じてゲッター材３４の加熱位置を決定すると共に、振動腕部１０、１１の側面に蒸発したゲッター材３４を局所的に蒸着させることで、振動腕部１０、１１の振動特性を変化させることができる。よって、ゲッタリングと同時に、一対の振動腕部１０、１１の周波数を目標値近傍の近似範囲内に調整することができる。
例えば、周波数が近似範囲より低い場合は、図１３に示すように、一対の振動腕部１０、１１の基端側（例えば、図１３において２点鎖線で示す範囲）のゲッター材３４を加熱すればよい。これにより、周波数を高め、周波数を近似範囲に近づけることができる。
このように、ゲッタリング工程を行うことで、適正の直列共振抵抗値を確保することができると共に、周波数を近似範囲内に収まるように予め追い込んでおくことができる。なお、キャビティＣ内の真空度に関しては、ゲッター材３４の加熱位置に左右されることがない。【００６２】
次に、引き続き周波数を計測しながら重り金属膜２１の微調膜２１ｂをレーザ等で加熱して、近似範囲内の周波数を微調して目標値に近づける微調工程を行う（Ｓ７０）。これにより、圧電振動片４の周波数を、公称周波数の所定範囲内に収まるように微調整することができる。【００６３】
周波数の微調が終了後、接合されたウエハ体６０を図１２に示す切断線Ｍに沿って切断して小片化する切断工程を行う（Ｓ８０）。その結果、互いに陽極接合されたベース基板２とリッド基板３との間に形成されたキャビティＣ内に圧電振動片４が封止された、図１に示す２層構造式表面実装型の圧電振動子１を一度に複数製造することができる。
なお、切断工程（Ｓ８０）を行って個々の圧電振動子１に小片化した後に、ゲッタリング工程（Ｓ６０）及び微調工程（Ｓ７０）を行う工程順序でも構わない。但し、上述したように、ゲッタリング工程（Ｓ６０）及び微調工程（Ｓ７０）を先に行うことで、ウエハ体６０の状態で微調を行うことができるので、複数の圧電振動子１をより効率良く微調することができる。よって、スループットの向上化を図ることができるので好ましい。【００６４】
その後、内部の電気特性検査を行う（Ｓ９０）。即ち、圧電振動片４の共振周波数、共振抵抗値、ドライブレベル特性（共振周波数及び共振抵抗値の励振電力依存性）等を測定してチェックする。また、絶縁抵抗特性等を併せてチェックする。そして、最後に圧電振動子１の外観検査を行って、寸法や品質等を最終的にチェックする。これをもって圧電振動子１の製造が終了する。【００６５】
この結果、互いに接合されたベース基板とリッド基板との間に形成されたキャビティ内に圧電振動片が収容された表面実装型の圧電振動子を１度に複数製造することができる。
特に、従来では、周波数調整に関して微調膜２１ｂに頼らざるを得なかったので、膜厚にバラツキのある微調膜２１ｂを慎重に何度も除去する必要があった。これに対して、本発明では、微調工程前に既に周波数が目標値の近似範囲内に調整されているので、微調膜２１ｂを僅かに除去するだけで良い。よって、膜厚のバラツキに余り影響されずにより短時間で高精度に微調を行うことができる。従って、高品質化を図ることができる。また、従来のように微調膜２１ｂを何度も加熱する必要がないので、加熱による負荷の蓄積を抑制することができる。この点においても、圧電振動子１の高品質化を図ることができる。
更に、従来別々のタイミングで行われていたゲッタリングと微調とを並行して行うことができるので、製造工程の簡素化を図ることができ、製造効率を高めることができる。【００６６】
〔第２実施形態〕
次に、本発明に係る第２実施形態を、図１４を参照して説明する。なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。【００６７】
第２実施形態と第１実施形態とは、調整膜形成工程において形成するゲッター材３４について異なる。即ち、第１実施形態は、ゲッター材３４が、一対の振動腕部１０、１１の外側面側に一対形成されているが、第２実施形態は、平面視したときに一対の振動腕部１０、１１の間に挟まれるように形成する。つまり、ゲッター材３４は、一対の振動腕部１０、１１の両方の近傍に位置する。【００６８】
本実施形態によれば、第１実施形態に示した作用効果を奏する上に、単に１箇所のゲッター材３４だけを加熱するだけで、一対の振動腕部１０、１１の両方の側面にゲッター材３４を蒸着させることができる。即ち、一対の振動腕部１０、１１のそれぞれに隣接するように一対のゲッター材３４を形成し、該一対のゲッター材３４を加熱するといった作業をする必要がない。従って、製造工程の更なる簡素化を図ることができる。【００６９】
〔第３実施形態〕
図１９は、実施形態に係る圧電振動子の外観斜視図である。図２０は、図１９に示す圧電振動子の内部構成図であって、リッド基板を取り外した状態で圧電振動片を上方から見た図である。図２１は、図２０のＡ−Ａ線に沿った圧電振動子の断面図である。図２２は、圧電振動子の分解斜視図である。なお図２２においては、図面を見易くするために、圧電振動片の励振電極１５、引き出し電極１９，２０、マウント電極１６，１７及び重り金属膜２１の図示を省略している。
図１９〜図２２に示すように、本実施形態の圧電振動子１は、ベース基板２とリッド基板３とを２層に積層したパッケージ９を備えており、パッケージ９の内部のキャビティＣ内に圧電振動片４が収納された表面実装型の圧電振動子１である。【００７０】
（圧電振動片）
図２３は圧電振動片の平面図であり、図２４は圧電振動片の底面図である。図２５は、図２３のＢ−Ｂ線における断面図である。
図２３〜図２５に示すように、圧電振動片４は、水晶やタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料から形成された音叉型の振動片であり、所定の電圧が印加されたときに振動するものである。この圧電振動片４は、平行に配置された一対の振動腕部１０、１１と、該一対の振動腕部１０、１１の基端側を一体的に固定する基部１２と、一対の振動腕部１０、１１の外表面上に形成されて一対の振動腕部１０、１１を振動させる第１の励振電極１３と第２の励振電極１４とからなる励振電極１５と、第１の励振電極１３及び第２の励振電極１４に電気的に接続されたマウント電極１６，１７とを有している。また圧電振動片４は、一対の振動腕部１０、１１の両主面上に、該振動腕部１０、１１の長手方向に沿ってそれぞれ形成された溝部１８を備えている。この溝部１８は、振動腕部１０、１１の基端側から略中間付近まで形成されている。【００７１】
第１の励振電極１３と第２の励振電極１４とからなる励振電極１５は、一対の振動腕部１０、１１を互いに接近又は離間する方向に所定の共振周波数で振動させる電極であり、一対の振動腕部１０、１１の外表面に、それぞれ電気的に切り離された状態でパターニングされている。具体的には、第１の励振電極１３が、一方の振動腕部１０の溝部１８上と他方の振動腕部１１の両側面上とに主に形成され、第２の励振電極１４が、一方の振動腕部１０の両側面上と他方の振動腕部１１の溝部１８上とに主に形成されている。【００７２】
また、第１の励振電極１３及び第２の励振電極１４は、基部１２の両主面上において、それぞれ引き出し電極１９，２０を介してマウント電極１６，１７に電気的に接続されている。そして圧電振動片４は、このマウント電極１６，１７を介して電圧が印加されるようになっている。なお、上述した励振電極１５、マウント電極１６，１７及び引き出し電極１９，２０は、例えば、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）やチタン（Ｔｉ）等の導電性膜の被膜により形成されたものである。【００７３】
また、一対の振動腕部１０、１１の先端には、自身の振動状態を所定の周波数の範囲内で振動するように質量調整（周波数調整）を行うための重り金属膜（第１質量調整膜）２１が被膜されている。なお、この重り金属膜２１は、周波数を粗く調整する際に使用される粗調膜２１ａと、微小に調整する際に使用される微調膜２１ｂとに分かれている。これら粗調膜２１ａ及び微調膜２１ｂを利用して周波数調整を行うことで、一対の振動腕部１０、１１の周波数をデバイスの公称（目標）周波数の範囲内に収めることができる。【００７４】
このように構成された圧電振動片４は、図２１、図２２に示すように、金等のバンプＢを利用して、ベース基板２の上面にバンプ接合されている。より具体的には、ベース基板２の上面にパターニングされた後述する引き回し電極３６，３７上に形成された２つのバンプＢ上に、一対のマウント電極１６，１７がそれぞれ接触した状態でバンプ接合されている。これにより、圧電振動片４は、ベース基板２の上面から浮いた状態で支持されると共に、マウント電極１６，１７と引き回し電極３６，３７とがそれぞれ電気的に接続された状態となっている。【００７５】
（圧電振動子）
図１９〜図２２に示すように、本実施形態の圧電振動子１は、ベース基板２とリッド基板３とを２層に積層したパッケージ９を備えている。
図１９、図２１及び図２２に示すように、リッド基板３は、ガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる透明の絶縁基板であり、板状に形成されている。そして、ベース基板２が接合される接合面側には、圧電振動片４が収まる矩形状の凹部３ａが形成されている。この凹部３ａは、両基板２、３が重ね合わされたときに、圧電振動片４を収容するキャビティＣとなるキャビティ用の凹部である。そして、リッド基板３は、この凹部３ａをベース基板２側に対向させた状態で該ベース基板２に対して陽極接合されている。
ベース基板２は、リッド基板３と同様にガラス材料、例えばソーダ石灰ガラスからなる透明な絶縁基板であり、図１９〜図２２に示すように、リッド基板３に対して重ね合わせ可能な大きさで板状に形成されている。【００７６】
図２０および図２１に示すように、このベース基板２には、該ベース基板２を貫通する一対のスルーホール（貫通孔）３０，３１が形成されている。一対のスルーホール３０，３１は、キャビティＣの対角線の両端部に形成されている。そして、これら一対のスルーホール３０，３１には、該スルーホール３０，３１を埋めるように形成された一対の貫通電極３２，３３が形成されている。これら貫通電極３２，３３は、Ａｇペースト等の導電材料によって構成されている。ベース基板２の下面には、一対の貫通電極３２，３３に対してそれぞれ電気的に接続される一対の外部電極３８，３９が形成されている。【００７７】
図２０および図２２に示すように、ベース基板２の上面側（リッド基板３が接合される接合面側）には、導電性材料（例えば、アルミニウム）により、陽極接合用の接合膜３５と、一対の引き回し電極３６，３７とがパターニングされている。このうち接合膜３５は、リッド基板３に形成された凹部３ａの周囲を囲むようにベース基板２の周縁に沿って形成されている。また、一対の引き回し電極３６，３７は、一対の貫通電極３２，３３のうち、一方の貫通電極３２と圧電振動片４の一方のマウント電極１６とを電気的に接続すると共に、他方の貫通電極３３と圧電振動片４の他方のマウント電極１７とを電気的に接続するようにパターニングされている。【００７８】
このように構成された圧電振動子１を作動させる場合には、ベース基板２に形成された外部電極３８，３９に対して、所定の駆動電圧を印加する。これにより、圧電振動片４の第１の励振電極１３及び第２の励振電極１４からなる励振電極１５に電流を流すことができ、一対の振動腕部１０、１１を接近・離間させる方向に所定の周波数で振動させることができる。そして、この一対の振動腕部１０、１１の振動を利用して、時刻源、制御信号のタイミング源やリファレンス信号源等として利用することができる。【００７９】
（ゲッター材）
図２０および図２２に示すように、本実施形態の圧電振動子は、キャビティの内部にゲッター材（第２質量調整膜）７０を備えている。ゲッター材７０は、レーザ照射により活性化して周囲のガスを吸着するものであり、例えばアルミニウム（Ａｌ）やチタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の金属、またはそれらの合金等で形成することが可能である。本実施形態のゲッター材７０は、接合膜３５および引き回し電極３６，３７と同じ金属アルミニウムにより、接合膜３５および引き回し電極３６，３７と同時にベース基板２の上面に形成されている。なおゲッター材７０は、リッド基板３のキャビティ用凹部３ａの内面に形成されていてもよい。
本実施形態のゲッター材７０は、圧電振動片４の振動腕部１０，１１に形成された重り金属膜２１に隣接した領域に配置されている。具体的には、ゲッター材７０の少なくとも一部が、振動腕部１０，１１の長さ方向における重り金属膜２１の形成区間と重なるように配置されている。なおゲッター材７０の全部が、振動腕部１０，１１の長さ方向における重り金属膜２１の形成区間の内部または重り金属膜２１の形成区間より振動腕部１０，１１の先端側に配置されていてもよい。【００８０】
またゲッター材７０は、圧電振動子１の外部からレーザ照射しうる位置に配置されている。なお本実施形態のリッド基板３における凹部３ａの底面は非研磨面（擦りガラス状）なので、リッド基板３の外側から（圧電振動子１の上面側から）レーザ照射することができない。そのため、ベース基板２の外側から（圧電振動子１の下面側から）レーザ照射することになる。そこで、圧電振動子１の下面側から見て外部電極３８，３９と重ならない位置にゲッター材７０が配置されている。また、ゲッター材７０が重り金属膜２１へのレーザ照射を妨げないように、圧電振動子１の下面側から見て重り金属膜２１と重ならない位置にゲッター材７０が配置されている。本実施形態では、圧電振動子１の下面側から見て、一対の振動腕部１０，１１の幅方向両側に、それぞれゲッター材７０，７０が配置されている。【００８１】
ゲッター材７０にレーザを照射すると、ゲッター材７０が蒸発して除去される。本実施形態では、重り金属膜２１に隣接配置されたゲッター材７０にレーザを照射するので、重り金属膜２１の隣接領域にゲッター材の除去溝７１が形成されている。除去溝７１は、例えば振動腕部１０，１１の長さ方向に対して略垂直に延びる直線状に形成されている。また複数の除去溝７１が略等間隔で略平行に形成されている。
レーザ照射により蒸発したゲッター材は、キャビティ内の酸素を吸収して金属酸化物となる。この金属酸化物の一部は、圧電振動片４の振動腕部１０，１１に付着している。特に本実施形態では、重り金属膜２１に隣接配置されたゲッター材７０にレーザを照射するので、振動腕部１０，１１の長さ方向における重り金属膜２１の形成区間に金属酸化物が付着している。【００８２】
（圧電振動子の製造方法）
図２６は圧電振動子の製造方法のフローチャートであり、図２７は圧電振動子の製造方法の説明図である。なお図２７においては、図面を見易くするために、ベース基板用ウエハ４０における接合膜３５およびゲッター材７０の図示を省略している。なお、図２７に示す点線Ｍは、後に行う切断工程で切断する切断線を図示している。本実施形態では、ベース基板用ウエハ４０とリッド基板用ウエハ５０との間に複数の圧電振動片４を配置して、一度に複数の圧電振動子を製造する。【００８３】
初めに、圧電振動片作製工程を行って図２３〜図２５に示す圧電振動片４を作製する（Ｓ１０）。また圧電振動片４を作製した後、共振周波数の粗調を行っておく。これは、重り金属膜２１の粗調膜２１ａにレーザ光を照射して一部を蒸発させ、重量を変化させることで行う。なお、共振周波数をより高精度に調整する微調に関しては、マウント後に行う。これについては、後に説明する。【００８４】
次に図２７に示すように、後にリッド基板となるリッド基板用ウエハ５０を、陽極接合を行う直前の状態まで作製する第１のウエハ作製工程を行う（Ｓ２０）。まず、ソーダ石灰ガラスを所定の厚さまで研磨加工して洗浄した後に、エッチング等により最表面の加工変質層を除去した円板状のリッド基板用ウエハ５０を形成する（Ｓ２１）。次いで、リッド基板用ウエハ５０の接合面に、エッチング等により行列方向にキャビティ用の凹部３ａを複数形成する凹部形成工程を行う（Ｓ２２）。この時点で、第１のウエハ作製工程が終了する。【００８５】
次に、上記工程と同時或いは前後のタイミングで、後にベース基板となるベース基板用ウエハ４０を、陽極接合を行う直前の状態まで作製する第２のウエハ作製工程を行う（Ｓ３０）。まず、ソーダ石灰ガラスを所定の厚さまで研磨加工して洗浄した後に、エッチング等により最表面の加工変質層を除去した円板状のベース基板用ウエハ４０を形成する（Ｓ３１）。次いで、ベース基板用ウエハ４０に一対の貫通電極３２，３３を複数形成する貫通電極形成工程を行う（Ｓ３０Ａ）。【００８６】
次に図２２に示すように、ベース基板用ウエハ４０の上面に導電性材料をパターニングして、接合膜３５を形成する接合膜形成工程（Ｓ３６）と、引き回し電極３６，３７を形成する引き回し電極形成工程（Ｓ３７）と、ゲッター材７０を形成するゲッター材形成工程（Ｓ３８）とを同時に行う。なお接合膜形成工程（Ｓ３６）、引き回し電極形成工程（Ｓ３７）およびゲッター材形成工程（Ｓ３８）は、全部または一部を別工程として、任意の工程順序で行ってもよい。【００８７】
次に、作製した複数の圧電振動片４を、それぞれ引き回し電極３６，３７を介してベース基板用ウエハ４０の上面に接合するマウント工程を行う（Ｓ４０）。まず、一対の引き回し電極３６，３７上にそれぞれ金等のバンプＢを形成する。そして、圧電振動片４の基部１２をバンプＢ上に載置した後、バンプＢを所定温度に加熱しながら圧電振動片４をバンプＢに押し付ける。これにより、圧電振動片４がバンプＢに機械的に支持されてベース基板用ウエハ４０の上面から浮いた状態となり、またマウント電極１６，１７と引き回し電極３６，３７とが電気的に接続された状態となる。【００８８】
圧電振動片４のマウントが終了した後、図２７に示すように、ベース基板用ウエハ４０に対してリッド基板用ウエハ５０を重ね合わせる重ね合わせ工程を行う（Ｓ５０）。具体的には、図示しない基準マーク等を指標としながら、両ウエハ４０、５０を正しい位置にアライメントする。これにより、マウントされた圧電振動片４が、両ウエハ４０、５０の間に形成されるキャビティ内に収容された状態となる。【００８９】
重ね合わせ工程後、重ね合わせた２枚のウエハ４０、５０を図示しない陽極接合装置に入れ、所定の温度雰囲気で所定の電圧を印加して陽極接合する接合工程を行う（Ｓ６０）。具体的には、図２２に示す接合膜３５とリッド基板用ウエハ５０との間に所定の電圧を印加する。すると、接合膜３５とリッド基板用ウエハ５０との界面に電気化学的な反応が生じ、両者がそれぞれ強固に密着して陽極接合される。これにより、圧電振動片４をキャビティＣ内に封止することができ、ベース基板用ウエハ４０とリッド基板用ウエハ５０とが接合したウエハ体６０を得ることができる。【００９０】
そして、上述した陽極接合が終了した後、ベース基板用ウエハ４０の下面に導電性材料をパターニングして、一対の外部電極３８，３９を複数形成する外部電極形成工程を行う（Ｓ７０）。この工程により、外部電極３８，３９から貫通電極３２，３３を介してキャビティＣ内に封止された圧電振動片４を作動させることができるようになる。【００９１】
次に、図２２に示すゲッター材７０にレーザを照射して活性化させるゲッタリング工程を行う（Ｓ７５）。そのレーザとして、次述する微調工程と同じＹＡＧレーザ等を採用することが可能である。上述したように、リッド基板用ウエハ５０の外側からはレーザ照射できないので、ベース基板用ウエハ４０の外側からレーザ照射を行う。本実施形態のゲッター材７０は、ベース基板用ウエハ４０の外側から見て外部電極３８，３９と重ならない位置に配置されているので、ゲッター材７０に対して確実にレーザを照射することができる。レーザ照射によりゲッター材７０（例えばＡｌ）が蒸発すると、キャビティ内の酸素を吸収して金属酸化物（例えばＡｌ2Ｏ3）が生成される。これにより、キャビティ内の酸素が消費されるので、真空度を向上させることができる。【００９２】
次に、ウエハ体６０の状態で、キャビティＣ内に封止された個々の圧電振動子１の周波数を微調整して所定の範囲内に収める微調工程を行う（Ｓ８０）。具体的に説明すると、ベース基板用ウエハ４０の下面に形成された一対の外部電極３８，３９に電圧を印加して圧電振動片４を振動させる。そして、周波数を計測しながらベース基板用ウエハ４０の外部からレーザを照射し、重り金属膜２１の微調膜２１ｂを蒸発させてトリミングする。なお本実施形態では、ベース基板用ウエハ４０の外部から見て重り金属膜２１と重ならない位置にゲッター材７０が配置されているので、重り金属膜２１に対して確実にレーザを照射することができる。レーザ照射により微調膜２１ｂをトリミングすると、一対の振動腕部１０、１１の先端側の重量が減少するため、圧電振動片４の周波数が増加する。これにより、圧電振動子１の周波数が公称周波数の所定範囲内に収まるように微調整することができる。【００９３】
ところで、レーザ照射により微調膜２１ｂを過剰に蒸発させてしまった場合には、圧電振動子１の周波数が公称周波数を超過することになる。そこでＳ８５において、圧電振動子１の周波数が公称周波数を超過したか判断する。判断がＹＥＳの場合には、Ｓ７５に戻って、２回目のゲッタリング工程を行う。
２回目のゲッタリング工程では、重り金属膜２１に隣接配置されたゲッター材７０にレーザを照射する。これにより重り金属膜２１の隣接領域においてゲッター材７０が蒸発して除去され、ゲッター材の除去溝７１が形成される。レーザ照射により蒸発したゲッター材はキャビティ内の酸素を吸収するため、ゲッタリングに伴って金属酸化物が生成される。生成された金属酸化物の少なくとも一部は、ゲッター材７０に隣接配置された振動腕部１０，１１の先端側（重り金属膜２１の形成区間）の側面に付着する。これにより、一対の振動腕部１０、１１の先端側の重量が増加するため、圧電振動片４の周波数を低下させることができる。【００９４】
なお図２９および図３０に示す従来技術に係る圧電振動子２００では、圧電振動片２０３の振動腕部の基端側にゲッター材２２０が配置されている。そのため、ゲッタリングに伴う生成物は振動腕部の基端側に付着する。この場合、振動腕部の剛性（バネ−マス系のバネ定数に相当）の増加が支配的となり、圧電振動片２０３の共振周波数は増加することになる。
これに対して、図２２に示す本実施形態に係る圧電振動子１では、圧電振動片４の振動腕部１０，１１の先端側にゲッター材７０が配置されている。そのため、ゲッタリングに伴う生成物は振動腕部１０，１１の先端側に付着する。この場合、振動腕部１０，１１の質量（バネ−マス系のマスに相当）の増加が支配的となり、圧電振動片４の共振周波数が低下するのである。【００９５】
図２８は、ゲッタリング工程による周波数変化を示すグラフである。図２８により、ゲッタリング後には周波数が低下することがわかる。これは、ゲッタリングにより生成された金属酸化物が、隣接配置された振動腕部１０，１１の先端側に付着して、振動腕部１０，１１の先端側の重量が増加したからであると考えられる。
図２８Ａはゲッター材の厚さを６００Åとした場合であり、図２８Ｂは１０００Åとした場合である。図２８Ａの場合には周波数の変化率が小さく（−５０〜−１５０ｐｐｍ）、図２８Ｂの場合には周波数の変化率が大きい（−１５０〜−２００ｐｐｍ）ことがわかる。これは、ゲッター材７０が厚いほど、ゲッタリングにより多量の金属酸化物が生成されて、振動腕部１０，１１に付着したからであると考えられる。そこで、予めゲッター材７０を厚く形成しておき、レーザの照射範囲を変化させることで、圧電振動子の周波数を大幅に調整することができる。【００９６】
２回目のゲッタリング工程により、圧電振動子１の周波数が再び公称周波数を下回った場合には、２回目の微調工程を行う（Ｓ８０）。その具体的な方法は上述した通りである。これにより圧電振動片４の周波数が増加するので、圧電振動子１の周波数が公称周波数の所定範囲内に収まるように微調整することができる。これによりＳ８５の判断がＮＯとなってＳ９０に進む。なお２回目のゲッタリング工程の終了後に、圧電振動子１の周波数が公称周波数の所定範囲内に収まった場合には、２回目の微調工程を行うことなくＳ９０に進んでもよい。【００９７】
周波数の微調工程が終了後、図２７に示すウエハ体６０を切断線Ｍに沿って切断して小片化する切断工程を行う（Ｓ９０）。その結果、互いに陽極接合されたベース基板２とリッド基板３との間に形成されたキャビティＣ内に圧電振動片４が封止された、図１９に示す２層構造式表面実装型の圧電振動子１を一度に複数製造することができる。
なお、切断工程（Ｓ９０）を行って個々の圧電振動子１に小片化した後に、ゲッタリング工程（Ｓ７５）および微調工程（Ｓ８０）を行う工程順序でも構わない。但し、上述したように、ゲッタリング工程（Ｓ７５）および微調工程（Ｓ８０）を先に行うことで、ウエハ体６０の状態でゲッタリングおよび微調を行うことができるため、複数の圧電振動子１をより効率良く製造することができる。よって、スループットの向上化を図ることができるため好ましい。【００９８】
その後、圧電振動片４の電気特性検査を行う（Ｓ１００）。即ち、圧電振動片４の共振周波数、共振抵抗値、ドライブレベル特性（共振周波数及び共振抵抗値の励振電力依存性）等を測定してチェックする。また、絶縁抵抗特性等を併せてチェックする。そして、最後に圧電振動子１の外観検査を行って、寸法や品質等を最終的にチェックする。これをもって圧電振動子１の製造が終了する。【００９９】
以上に詳述したように、本実施形態に係る圧電振動子の製造方法は、重り金属膜２１に隣接する領域で、ゲッター材７０の少なくとも一部を除去することにより、圧電振動片４の周波数を低下させる工程を有する構成とした。
一般に、重り金属膜２１をトリミングすれば、圧電振動片４の周波数が増加するのであるから、重り金属膜２１の形成区間に物質が付着すれば、圧電振動片４の周波数は低下することになる。本実施形態によれば、重り金属膜２１に隣接する領域でゲッター材７０を除去する構成としたので、ゲッタリングに伴う生成物を重り金属膜２１の形成区間に付着させることが可能になり、圧電振動片４の周波数を低下させることができる。これにより、重り金属膜２１を過剰にトリミングして圧電振動子１の周波数が公称周波数を超過してしまった場合でも、ゲッタリングを行うことで圧電振動子１の周波数を公称周波数の所定範囲内に収めることが可能になる。したがって、圧電振動子の歩留まりを向上させることができる。【０１００】
〔発振器〕
次に、本発明に係る発振器の一実施形態について、図１５を参照しながら説明する。
本実施形態の発振器１００は、図１５に示すように、圧電振動子１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。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、発振器用の上記集積回路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１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１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。【０１０１】
このように構成された発振器１００において、圧電振動子１に電圧を印加すると、該圧電振動子１内の圧電振動片４が振動する。この振動は、圧電振動片４が有する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１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。【０１０２】
上述したように、本実施形態の発振器１００によれば、加熱による負荷の蓄積を軽減しながら、より高精度に周波数の微調を行うことで高品質化されたと共に、ゲッタリング及び微調を効率よく行うことで低コスト化された圧電振動子１を備えているので、発振器１００自体も同様に作動の信頼性を高めて高品質化を図ることができる。さらにこれに加え、長期にわたって安定した高精度な周波数信号を得ることができる。
また、歩留まりが向上した圧電振動子１を備えているので、発振器１００のコストを低減することができる。【０１０３】
〔電子機器〕
次に、本発明に係る電子機器の一実施形態について、図１６を参照して説明する。なお電子機器として、上述した圧電振動子１を有する携帯情報機器１１０を例にして説明する。始めに本実施形態の携帯情報機器１１０は、例えば、携帯電話に代表されるものであり、従来技術における腕時計を発展、改良したものである。外観は腕時計に類似し、文字盤に相当する部分に液晶ディスプレイを配し、この画面上に現在の時刻等を表示させることができるものである。また、通信機として利用する場合には、手首から外し、バンドの内側部分に内蔵されたスピーカ及びマイクロフォンによって、従来技術の携帯電話と同様の通信を行うことが可能である。しかしながら、従来の携帯電話と比較して、格段に小型化及び軽量化されている。【０１０４】
次に、本実施形態の携帯情報機器１１０の構成について説明する。この携帯情報機器１１０は、図１６に示すように、圧電振動子１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、リチウム二次電池からなっている。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。【０１０５】
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、システム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、該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、該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。【０１０６】
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１とを備えている。圧電振動子１に電圧を印加すると圧電振動片４が振動し、該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。【０１０７】
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なり、着信音や受話音声を拡声したり、音声を集音したりする。【０１０８】
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おり、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。【０１０９】
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。【０１１０】
即ち、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、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を備えることで、通信部１１４の機能をより確実に停止することができる。【０１１１】
上述したように、本実施形態の携帯情報機器１１０によれば、加熱による負荷の蓄積を軽減しながら、より高精度に周波数の微調を行うことで高品質化されたと共に、ゲッタリング及び微調を効率よく行うことで低コスト化された圧電振動子１を備えているので、携帯情報機器１１０自体も同様に作動の信頼性を高めて高品質化を図ることができる。さらにこれに加え、長期にわたって安定した高精度な時計情報を表示することができる。
また、歩留まりが向上した圧電振動子１を備えているので、携帯情報機器１１０のコストを低減することができる。【０１１２】
〔電波時計〕
次に、本発明に係る電波時計の一実施形態について、図１７を参照して説明する。
本実施形態の電波時計１３０は、図１７に示すように、フィルタ部１３１に電気的に接続された圧電振動子１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。【０１１３】
以下、電波時計１３０の機能的構成について詳細に説明する。
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１を有するフィルタ部１３１によって濾波、同調される。
本実施形態における圧電振動子１は、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水晶振動子部１３８、１３９をそれぞれ備えている。【０１１４】
更に、濾波された所定周波数の信号は、検波、整流回路１３４により検波復調される。
続いて、波形整形回路１３５を介してタイムコードが取り出され、ＣＰＵ１３６でカウントされる。ＣＰＵ１３６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、ＲＴＣ１３７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、水晶振動子部１３８、１３９は、上述した音叉型の構造を持つ振動子が好適である。【０１１５】
なお、上述の説明は、日本国内の例で示したが、長波の標準電波の周波数は、海外では異なっている。例えば、ドイツでは７７．５ＫＨｚの標準電波が用いられている。従って、海外でも対応可能な電波時計１３０を携帯機器に組み込む場合には、さらに日本の場合とは異なる周波数の圧電振動子１を必要とする。【０１１６】
上述したように、本実施形態の電波時計１３０によれば、加熱による負荷の蓄積を軽減しながら、より高精度に周波数の微調を行うことで高品質化されたと共に、ゲッタリング及び微調を効率よく行うことで低コスト化された圧電振動子１を備えているので、電波時計１３０自体も同様に作動の信頼性を高めて高品質化を図ることができる。さらにこれに加え、長期にわたって安定して高精度に時刻をカウントすることができる。
また、歩留まりが向上した圧電振動子１を備えているので、電波時計１３０のコストを低減することができる。【０１１７】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。【０１１８】
例えば、上記実施形態では、圧電振動子１を２層構造タイプの表面実装型の圧電振動子１としたが、これ限られず、３層構造タイプの圧電振動子でも構わない。つまり、圧電振動片４の周囲を囲む枠状部を有する圧電振動子板を利用し、該圧電振動子板をベース基板２の上面にマウントした後、ベース基板２とリッド基板３とを該圧電振動子板を介して接合して、圧電振動片４をキャビティ内に封止することで圧電振動子としても構わない。【０１１９】
また、上記実施形態では、重り金属膜２１として微調膜２１ｂを形成し、微調膜２１ｂを加熱することで微調工程を行ったが、これに限らない。例えば、励振電極１５を一対の振動腕部１０、１１の先端側に、粗調膜２１ａの近傍まで延在するように形成し、該励振電極１５の一部を加熱して、微調工程を行っても構わない。即ち、この場合は、励振電極１５の一部が重り金属膜２１として機能する。【０１２０】
また、上記実施形態では、ゲッター材３４をベース基板２に形成する場合を例に挙げたが、ベース基板２とリッド基板３とのうち少なくともいずれか一方の基板に形成すればよい。つまり、リッド基板３に形成されていても構わないし、両基板２、３に形成されていても構わない。【０１２１】
また、上記実施形態では、圧電振動片４の一例として振動腕部１０、１１の両面に溝部１８が形成された溝付きの圧電振動片４を例に挙げて説明したが、溝部１８がないタイプの圧電振動片でも構わない。但し、溝部１８を形成することで、一対の励振電極１５に所定の電圧を印加させたときに、一対の励振電極１５間における電界効率を上げることができるので、振動損失をより抑えて振動特性をさらに向上することができる。つまり、ＣＩ値（Crystal Impedance）をさらに低くすることができ、圧電振動片４の更なる高性能化を図ることができる。この点において、溝部１８を形成する方が好ましい。【０１２２】
また、上記実施形態では、一対の貫通電極３３、３４を形成したが、これに限定されるものではない。但し、ウエハを利用して圧電振動子１を製造する場合には、貫通電極３３、３４を形成することで、ウエハ状で個々の圧電振動片４を振動させることができるので、小片化する前にゲッタリング工程及び微調工程を行うことができる。よって、貫通電極３３、３４を形成することが好ましい。【０１２３】
また、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な材料や層構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。【０１２４】
例えば、上記実施形態ではゲッター材７０の一部を除去して周波数調整を行ったが、ゲッター材７０とは別の第２質量調整膜を重り金属膜２１に隣接配置し、この第２質量調整膜の一部を除去して周波数調整を行うことも可能である。ただし、上記実施形態のようにゲッター材７０を第２質量調整膜として利用することで、ゲッター材７０とは別に第２質量調整膜を形成する必要がないので、圧電振動子のコストを低減することができる。
また、上記実施形態ではゲッター材７０および接合膜３５をベース基板２の表面に形成したが、リッド基板３の表面に形成してもよい。ただし、上記実施形態のようにベース基板側に形成することで、引き回し電極３６，３７と同時に形成することが可能になり、製造工程を簡略化して製造コストを低減することができる。【０１２５】
また、上記実施形態では、ベース基板２とリッド基板３とを接合膜３５を介して陽極接合したが、陽極接合に限定されるものではない。但し、陽極接合することで、両基板２、３を強固に接合できるため好ましい。
また、上記実施形態では、圧電振動片４をバンプ接合したが、バンプ接合に限定されるものではない。例えば、導電性接着剤により圧電振動片４を接合しても構わない。但し、バンプ接合することで、圧電振動片４をベース基板２の上面から浮かすことができ、振動に必要な最低限の振動ギャップを自然と確保することができる。よって、バンプ接合することが好ましい。
【実施例】
【０１２６】
次に、本発明に係る圧電振動子１において、ゲッター材３４の加熱位置による周波数変動の違いについて実際に計測した結果を図１８に示す。
計測を行うにあたって、第１実施形態で示したウエハ体６０を用い、ゲッタリング工程にてレーザを用いてゲッター材３４の加熱を行った。この際、ゲッター材３４の加熱位置を、２つのパターンに分けて計測した。即ち、１つ目のパターンは、ゲッター材３４の長手方向の略中央付近から、振動腕部１０、１１の基端側に至るまでのゲッター材３４を全て加熱したもの（以降では、基端側をゲッタリングしたものと呼ぶ）である。そして、２つ目のパターンは、ゲッター材３４の長手方向の略中央付近から、振動腕部１０、１１の先端側に至るまでのゲッター材３４を全て加熱したもの（以降では、先端側をゲッタリングしたものと呼ぶ）である。なお、この実施例では、周波数の変動をより顕著に確認するために、ゲッター材３４を、真空度を調整するために必要な量を超えて加熱している。
そして、基端側をゲッタリングしたもの６標本及び先端側をゲッタリングしたもの３標本について、それぞれゲッタリング前後の周波数を計測した。【０１２７】
図１８のグラフは、ゲッタリング前の周波数を基準としたゲッタリング後の周波数の変動（ΔＦ／Ｆ〔ｐｐｍ〕）を縦軸にとり、基端側をゲッタリングしたもの（凡例：基端側、○）及び先端側をゲッタリングしたもの（凡例：先端側、◇）の計測結果をそれぞれプロットしたグラフである。
この結果によれば、基端側をゲッタリングしたものは、ゲッタリング前より後の周波数が著しく上昇しているのが確認できた。また、先端側をゲッタリングしたものは、ゲッタリング前より後の周波数が低下しているのが確認できた。
このように、ゲッタリング工程で使用するゲッター材３４を加熱することで、周波数が変動することが確認できた。しかも、基端側のゲッター材３４を加熱すると周波数が上昇し、先端側を加熱すると周波数が低下することが確認できた。従って、近似範囲と計測した周波数との差に応じてゲッター材３４の加熱位置を決定することで、ゲッタリングと併せて周波数調整を行えることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明に係る圧電振動子によれば、加熱による負荷の蓄積を軽減しながら、より高精度に周波数の微調を行うことで高品質化されたと共に、ゲッタリング及び微調を効率よく行うことで低コスト化された表面実装型の圧電振動子とすることができる。
また、本発明に係る圧電振動子の製造方法によれば、上述した圧電振動子を製造することができる。
また、本発明に係る圧電振動子の製造方法によれば、第２質量調整膜を除去することで圧電振動片の周波数を低下させることができる。これにより、第１質量調整膜を過剰に除去して圧電振動子の周波数が目標範囲を超えてしまった場合でも、第２質量調整膜を除去することで圧電振動子の周波数を目標範囲内に収めることが可能になる。したがって、圧電振動子の歩留まりを向上させることができる。
また、本発明に係る発振器、電子機器及び電波時計によれば、上述した圧電振動子を備えているので、同様に高品質化及び低コスト化を図ることができる。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２９】
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【図３０】
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【国際調査報告】
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