(57)【要約】【課題】  周波数を上昇させたり下降させたりすることができる圧電デバイスを提供する。【解決手段】  第１観点の圧電デバイス（１００）は、音叉型の圧電振動片（５０）をパッケージ（ＰＫＧ）内に収納する圧電デバイスである。音叉型の圧電振動片（５０）は、圧電材料により形成された基部（２３）と基部から所定方向に平行に伸びる一対の振動腕（２１）と振動腕の先端側に形成される周波数調整部（２６）とを備える。パッケージ（ＰＫＧ）は、レーザ光（Ｌ）が照射されるパッケージの内側の面（ＢＴ）に絶縁物質部（５６）を有する。周波数調整部（２６）は、所定方向に伸びる金属膜（２８ａ）とレーザ光が透過するように所定方向に伸び金属膜が形成されていない電極非形成部（２９ａ）とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音叉型の圧電振動片を固定するベースと前記ベースに接合し前記ベースを封止するリッドとを含むパッケージ内に前記音叉型の圧電振動片を収納する圧電デバイスであって、
前記音叉型の圧電振動片は、圧電材料により形成された基部と、前記基部から所定方向に平行に伸び励振電極を有する一対の振動腕と、前記振動腕の先端側に形成される周波数調整部と、を有し、
前記パッケージは少なくとも、レーザ光が照射される前記パッケージの内側の面に絶縁物質部を有し、
前記レーザ光が前記絶縁物質部に照射され、その絶縁物質部から昇華した絶縁粒子が前記周波数調整部に形成されている圧電デバイス。
【請求項２】
前記周波数調整部は、前記振動腕の表面に形成される金属膜と前記レーザ光が透過するように前記所定方向に伸び前記金属膜が形成されていない電極非形成部とを有する請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項３】
前記絶縁物質部は前記ベースの一部を構成するセラミック又は前記パッケージの内側の面に形成され前記レーザ光を吸収する低融点ガラスを含む請求項１又は請求項２に記載の圧電デバイス。
【請求項４】
前記セラミックは、前記音叉型の圧電振動片を前記ベース収納する際に固定される台座と同じ高さで、前記電極非形成部に対向する位置に形成されている請求項３に記載の圧電デバイス。
【請求項５】
前記低融点ガラスは、前記ベースと前記リッドとを封止する接合材である請求項３に記載の圧電デバイス。
【請求項６】
前記ベースは透明であり、前記リッドに前記低融点ガラスが形成されている請求項３又は請求項５に記載の圧電デバイス。
【請求項７】
前記周波数調整部の前記電極非形成部は、前記一対の振動腕の先端に形成されている請求項２又は請求項３に記載の圧電デバイス。
【請求項８】
前記所定方向と直交する直交方向の前記周波数調整部の幅は、前記振動腕から先端側になるに従い徐々に幅が広く形成されている請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項９】
前記所定方向と直交する直交方向の前記周波数調整部の幅は、前記振動腕の幅から一旦幅が広くなり先端側まで同じ幅で形成されている請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の圧電デバイス。
【請求項１０】
基部から所定方向に平行に伸びる一対の振動腕と前記振動腕の先端側に形成される周波数調整部とを有する音叉型の圧電振動片をパッケージ内に収納する圧電デバイスの周波数調整方法であって、
前記音叉型の圧電振動片をパッケージ内に載置する工程と、
載置された前記圧電振動片の周波数を測定する測定工程と、
前記測定工程で測定された周波数が目標周波数よりも高い場合には前記パッケージ内に形成された絶縁物質部にレーザ光を照射する照射工程と、
を備える圧電デバイスの周波数調整方法。
【請求項１１】
前記パッケージは前記音叉型の圧電振動片を固定するベースと前記ベースを封止し前記レーザ光を透過するリッドとを含み、
前記周波数調整部は前記振動腕の表面に形成される金属膜と前記レーザ光が透過するように前記所定方向に伸び前記金属膜が形成されていない電極非形成部とを有し、
前記照射工程は前記リッドと前記電極非形成部とを透過して前記レーザ光を照射する請求項１０に記載の圧電デバイスの周波数調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の振動腕を有する音叉型圧電振動片を備える圧電デバイス、またその周波数調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発振周波数の調整はレーザ光で金属膜を昇華させることで、周波数の調整を行っていた。特許文献１によれば、所定の周波数より低い音叉型の圧電振動片に対して、振動腕の先端に形成した周波数の調整用の金属膜を昇華させることで振動椀を軽くして、発振周波数を上昇させていた。一方、所定の周波数より高い音叉型の圧電振動片に対して、振動腕の近傍のベースに形成された錘用金属膜を昇華させ、振動腕に金属を付着させて振動腕を重くして発振周波数を低下させていた。このように周波数調整においては、振動腕の先端に形成した金属膜又はベースに形成された金属膜が昇華されている。
【０００３】
昇華された金属粒子は例えばリッド及びベースからなるパッケージ内でしばらくの間は浮遊している。このため金属粒子が振動腕の励振電極に付着して励振電極が短絡したり、ＣＩ（クリスタルインピーダンス）値が上がってしまったりしないように、励振電極には絶縁被覆が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−０６０４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の圧電デバイスでは、励振電極に絶縁被覆を形成する必要があり、製造コストの観点では好ましくない。また昇華された金属粒子がレーザ光で照射された位置から離れた箇所に付着することもある。例えば、振動腕に形成される励振電極だけでなく基部に形成された引出電極（又は基部電極）に付着することもある。したがって、絶縁被覆はかなり広い範囲に形成させる必要があった。
励振電極に絶縁被覆が形成される場合であっても、発振周波数を低下させるために錘用金属膜をベースに形成しなければならなかった。
【０００６】
本発明は、レーザ光で絶縁物質部を昇華させて振動腕に付着させ、圧電デバイスの発振周波数を下降させることができる圧電デバイスを提供する。また、その圧電デバイスの周波数調整方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１観点の圧電デバイスは、音叉型の圧電振動片を固定するベースとそのベースに接合しベースを封止するリッドとを含むパッケージ内に音叉型の圧電振動片を収納する。音叉型の圧電振動片は、圧電材料により形成された基部と、基部から所定方向に平行に伸び励振電極を有する一対の振動腕と、振動腕の先端側に形成される周波数調整部と、を有する。そしてパッケージは少なくとも、レーザ光が照射されるパッケージの内側の面に絶縁物質部を有する。レーザ光が絶縁物質部に照射されてその絶縁物質部から昇華した絶縁粒子が周波数調整部に形成されている。
【０００８】
第２観点の圧電デバイスの周波数調整部は、振動腕の表面に形成される金属膜とレーザ光が透過するように所定方向に伸び金属膜が形成されていない電極非形成部とを有する。
第３観点の圧電デバイスの絶縁物質部は、ベースの一部を構成するセラミック又はパッケージの内側の面に形成されレーザ光を吸収する低融点ガラスを含む。
【０００９】
第４観点の圧電デバイスにおいて、セラミックは、音叉型の圧電振動片をベース収納する際に固定される台座と同じ高さで、電極非形成部に対向する位置に形成されている。
第５観点の圧電デバイスの低融点ガラスは、ベースとリッドとを封止する接合材である。
第６観点の圧電デバイスのベースは透明であり、リッドに低融点ガラスが形成されている。
【００１０】
第７観点の圧電デバイスにおいて、周波数調整部の電極非形成部は一対の振動腕の先端に形成されている。
第８観点の圧電デバイスにおいて、所定方向と直交する直交方向の周波数調整部の幅は、振動腕から先端側になるに従い徐々に幅が広く形成されている。
第９観点の圧電デバイスにおいて、所定方向と直交する直交方向の周波数調整部の幅は、振動腕の幅から一旦幅が広くなり先端側まで同じ幅で形成されている。
【００１１】
第１０観点の圧電デバイスの周波数調整方法は、基部から所定方向に平行に伸びる一対の振動腕と振動腕の先端側に形成される周波数調整部とを有する音叉型の圧電振動片をパッケージ内に収納する。その方法は、音叉型の圧電振動片をパッケージ内に載置する工程と、載置された圧電振動片の周波数を測定する測定工程と、測定工程で測定された周波数が目標周波数よりも高い場合にはパッケージ内に形成された絶縁物質部にレーザ光を照射する照射工程と、を備える。
【００１２】
第１１観点の圧電デバイスの周波数調整方法において、パッケージは音叉型の圧電振動片を固定するベースとベースを封止しレーザ光を透過するリッドとを含み、周波数調整部は振動腕の表面に形成される金属膜とレーザ光が透過するように所定方向に伸び金属膜が形成されていない電極非形成部とを有する。そして照射工程はリッドと電極非形成部とを透過してレーザ光を照射する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の圧電デバイスは、絶縁物質部の絶縁粒子を振動腕に付着させ発振周波数が低くすることができる。本発明によれば、発振周波数を上昇させる場合と下降させる場合とでレーザ光を照射する照射量又は照射時間を大きく変更することなく調整でき、製造工程における不良品の発生を抑制した圧電デバイスを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は、第１圧電デバイス１００の平面図である。  （ｂ）は（ａ）に示した第１圧電デバイス１００のＡ−Ａ’断面図である。
【図２】（ａ）は、音叉型の第１音圧電振動片５０の電極非形成部２９ａの説明図である。  （ｂ）は、パッケージの底面ＢＴに形成された絶縁物質部５６の大きさを示す説明図である。
【図３】第１圧電デバイス１００の周波数調整の工程を説明するフローチャートである。
【図４】発振周波数が高めに設定された圧電デバイスの発生個数を表した図である。
【図５】（ａ）は、付着したセラミック粒子の状態を示す写真（低倍率）である。  （ｂ）は、付着したセラミック粒子の状態を示す写真（高倍率）である。
【図６】（ａ）は、パッケージの底面ＢＴに形成された絶縁物質部５６に照射される照射スポットＩＳを示す図である。  （ｂ）は、各照射スポットＩＳが半分ほど互いに重なるように設定された図である。
【図７】（ａ）は、第２圧電デバイス１１０の平面図である。  （ｂ）は、（ａ）に示した第２圧電デバイス１１０のＢ−Ｂ’断面図である。
【図８】（ａ）は、第３圧電デバイス１２０の平面図である。  （ｂ）は、（ａ）に示した第３圧電デバイス１２０のＣ−Ｃ’断面構成図である。
【図９】（ａ）は、第４圧電デバイス１３０の平面図である。  （ｂ）は、（ａ）に示した第４圧電デバイス１３０のＤ−Ｄ’断面図である。
【図１０】第４圧電デバイス１３０の周波数調整の工程を説明するフローチャートである。
【図１１】目標周波数に合わせて形成された第４圧電デバイス１３０の発生個数を表した図である。
【図１２】金属膜２８ａに照射される照射スポットＩＳを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の各実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の各実施形態において、音叉型の水晶振動片が有する振動腕が伸びる方向をＹ軸方向とし、振動腕の腕幅方向をＸ軸方向とし、そのＸ軸およびＹ軸方向と直交する方向をＺ軸方向とする。
【００１６】
＜第１実施形態＞
(第１圧電デバイス１００の構成)
図１（ａ）は、リッド５３が取り外された第１圧電デバイス１００の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した第１圧電デバイス１００のＡ−Ａ’断面図である。なお、図１（ａ）において、本来電極非形成部２９ａは透明であり下側が透けて見えるが、白く塗りつぶして下側が見えないように描いてある。
【００１７】
図１（ａ）に示されるように、音叉型の第１水晶振動片５０は、水晶材料によりほぼ矩形に形成された基部２３と、基部２３からＹ軸方向に伸びる振動腕２１とから構成されている。一対の振動腕２１は、基部２３より一定の幅（Ｘ軸方向）で、ほぼ平行にＹ軸方向に伸びている。振動腕２１の表裏両面には、表面から凹んだ溝部２４が形成されている。一本の振動腕２１の表裏面の一対の溝部２４は、音叉型の第１水晶振動片５０のＣＩ値を低下させる効果がある。
【００１８】
振動腕２１の先端側には周波数調整部２６が形成される。周波数調整部２６は、振動腕２１の腕幅よりも広い幅を有しており、周波数調整部２６の幅（Ｘ軸方向）は一定である。周波数調整部２６は振動腕２１に電圧をかけた際に振動しやすくさせ、音叉型の第１水晶振動片５０の周波数調整をしやすくするために形成される。
【００１９】
周波数調整部２６は、周波数調整用に形成された金属膜２８ａ及び電極（金属）が形成されていない電極非形成部２９ａを有している。周波数調整部２６のＹ軸方向の中央付近から基部２３側に金属膜２８ａが形成される。図１（ｂ）から理解されるように、金属膜２８ａは周波数調整部２６の表裏両面に形成されているが、一方の面にのみ形成されていてもよい。電極非形成部２９ａは周波数調整部２６のＹ軸方向の中央付近から先端部まで形成されている。電極非形成部２９ａは、水晶材料が現れた状態であり透明であるためレーザ光を透過させる。
【００２０】
図１（ａ）に示されるように、音叉型の第１水晶振動片５０の振動腕２１には、振動腕２１に電圧が印加されて振動するように第１励振電極３３及び第２励振電極３４が形成される。溝部２４にも第１励振電極３３及び第２励振電極３４が形成される。基部２３に第１励振電極３３及び第２励振電極３４と電気的に接続される第１基部電極３１及び第２基部電極３２が形成される。
【００２１】
第１基部電極３１、第２基部電極３２、第１励振電極３３、第２励振電極３４および金属膜２８ａは、ともに、１００Å〜７００Åのクロム（Ｃｒ）層の上に４００Å〜２０００Åの金（Ａｕ）層が形成された構成である。
【００２２】
第１圧電デバイス１００はパッケージＰＫＧのキャビティＣＡＶ内に音叉型の第１水晶振動片５０を入れ、真空状態でリッド５３とパッケージＰＫＧとを封止材５４により接合して形成される。
【００２３】
図１（ｂ）に示されるように、パッケージＰＫＧは、例えばセラミックからなるセラミックパッケージであり、複数枚のセラミックシートを積層して箱状に形成してある。パッケージＰＫＧは、底面ＢＴのセラミックシートの上に台座５５用と絶縁物質部５６用とが形成されたシートと、その上に側壁５９用シートとが重ねられ、焼成して形成される。つまり、絶縁物質部５６は台座５５と同時に形成される。
【００２４】
パッケージＰＫＧの外側の下面には不図示のプリント基板などと接続する外部電極５１が設けられ表面実装できるタイプとなる。外部電極５１は、タングステンペーストがスクリーン印刷で印刷されて形成される。
【００２５】
パッケージＰＫＧのキャビティＣＡＶの底面ＢＴには、音叉型の第１水晶振動片５０が載置される台座５５と一対の絶縁物質部５６（図２（ｂ）参照）とが備えられている。なお、図１（ａ）では、本来絶縁物質部５６が電極非形成部２９ａを通して透けて見える。しかし、電極非形成部２９ａの大きさを明確にするため絶縁物質部５６が描かれていない。
【００２６】
絶縁物質部５６は、振動腕２１の先端に形成された周波数調整部２６の電極非形成部２９ａの直下に配置されている。絶縁物質部５６は、パッケージＰＫＧのキャビティＣＡＶの底面ＢＴに形成された台座５５と同じ高さで、側壁５９から基部２３方向（−Ｙ軸方向）に形成されている。
【００２７】
キャビティＣＡＶの底面ＢＴの台座５５には、第１接続電極４１及び第２接続電極４２が備えられている。第１接続電極４１及び第２接続電極４２は、パッケージＰＫＧの底面に設けた外部電極５１に接続されている。音叉型の第１水晶振動片５０の第１基部電極３１および第２基部電極３２は、導電性接着材２５を介して第１接続電極４１および第２接続電極４２に接続している。
【００２８】
リッド５３は、ガラス又は水晶材料などのレーザ光を透過する材料で形成されている。リッド５３はパッケージＰＫＧの側壁５９の上部に塗布した封止材５４で接合される。
【００２９】
図１（ｂ）に示されるように、リッド５３がパッケージＰＫＧの側壁５９に接合されている状態で、レーザ光Ｌはリッド５３の外側からキャビティＣＡＶに入射することができる。レーザ光Ｌは、そのＸ軸方向又はＹ軸方向の照射位置によって、リッド５３および電極非形成部２９ａを透過させて絶縁物質部５６に照射されたりする。
【００３０】
図２は、振動腕２１と周波数調整部２６との大きさの関係を示した図である。また電極非形成部２９ａと周波数調整用の絶縁物質部５６との大きさの関係を示した図である。図２（ａ）は、音叉型の第１水晶振動片５０の振動腕２１の幅と電極非形成部２９ａの幅との説明図であり、（ｂ）は、パッケージの底面ＢＴに形成された絶縁物質部５６と電極非形成部２９ａとの関係を示す説明図である。絶縁物質部５６は、網目で描かれている。
【００３１】
図２（ａ）に示されるように、音叉型の第１水晶振動片５０の振動腕２１の長さＬ１は、例えば１．００ｍｍ〜１．５０ｍｍで形成される。また振動腕２１の幅Ｗ１は、例えば８０μｍ〜１００μｍで形成される。振動腕２１はその途中から幅Ｗ１よりも幅の広い幅Ｗ２の周波数調整部２６が形成される。幅Ｗ２は幅Ｗ１の１１０％〜１３０％程度である。周波数調整部２６の長さＬ２は、長さＬ１の１０％〜３０％である。
【００３２】
周波数調整部２６の電極非形成部２９ａの幅Ｗ２は、周波数調整部２６の幅Ｗ２と同じ幅で形成される。電極非形成部２９ａの長さ（Ｙ軸方向）Ｌ３は、周波数調整部２６の長さ（Ｙ軸方向）Ｌ２の４０％〜６０％で形成される。このため、電極非形成部２９ａはＹ軸方向に周波数調整部２６のほぼ中央付近から最先端の領域となる。一方、金属膜２８ａは基部２３側の領域となる。
【００３３】
図２（ｂ）に示されるように、パッケージＰＫＧの底面ＢＴに形成される絶縁物質部５６の幅Ｗ３は、電極非形成部２９ａの幅Ｗ２より８％以上長く形成される。また、絶縁物質部５６の長さＬ４は、側壁５９から電極非形成部２９ａの長さＬ３に届くように形成される。幅Ｗ３の絶縁物質部５６を２つ形成する代わりに、大きな１個の絶縁物質部５６を形成することもできる。
【００３４】
不図示の収納装置は、音叉型の第１水晶振動片５０をパッケージＰＫＧのキャビティＣＡＶに収納する。その際に、収納装置はパッケージＰＫＧの位置を画像処理し、その結果に基づいて、音叉型の第１水晶振動片５０を吸着したハンドアームを移動させて、音叉型の第１水晶振動片５０を収納する。画像処理の誤差、ハンドアームの移動誤差などによって、音叉型の第１水晶振動片５０はキャビティＣＡＶの所定位置からずれて収納される。しかしほとんどの音叉型の第１水晶振動片５０は所定位置からプラスマイナス４〜６％ずれた範囲に収納される。このため、絶縁物質部５６の長さＬ４及び幅Ｗ３は電極非形成部２９ａの長さＬ３及び幅Ｗ２より８％以上大きめに形成される。
【００３５】
(第１圧電デバイス１００の周波数調整)
本実施形態では、音叉型の第１水晶振動片５０がパッケージＰＫＧに収納されリッド５３で封止された後に、第１圧電デバイス１００の周波数が調整される。
図３は、不図示の周波数調整装置が第１圧電デバイス１００の周波数を調整する工程を説明するフローチャートである。従来の周波数調整は、振動片の発振周波数を目標周波数よりも低めに設定しておき、振動腕の先端の金属膜を昇華させて周波数を上げていた。本発明は、音叉型の第１水晶振動片５０の周波数を高めに設定しておき、セラミックである絶縁物質部から昇華したセラミック粒子（絶縁粒子）を周波数調整部２６に付着させて周波数を低くする。
【００３６】
ステップＳ１０２において、発振周波数が高めに設定された第１圧電デバイス１００（図４参照）は、周波数調整装置に真空吸着などによって固定される。
【００３７】
ステップＳ１０４において、固定された第１圧電デバイス１００は、周波数調整装置のＣＣＤカメラ等により撮影される。そして透明なリッド５３を介して音叉型の第１水晶振動片５０の金属膜２８ａ及び電極が形成されていない電極非形成部２９ａも撮影され、それらの位置が特定される。特定された電極非形成部２９ａの位置データは、周波数調整装置に送信される。
【００３８】
ステップＳ１０６において、第１圧電デバイス１００の外部電極５１（図１を参照）にプローブ等が接触し、第１圧電デバイス１００の発振周波数が測定される。そして、測定された発振周波数が周波数調整装置に送られる。
【００３９】
ステップＳ１０８では、周波数調整装置は予め設定された目標周波数と測定された発振周波数とが比較される。予め設定された目標周波数は例えば３２．７６８ｋＨｚである。そして、仮に完成品の発振周波数が目標周波数に対して±０．５Ｈｚの範囲とする。この所定範囲に入った第１圧電デバイス１００は周波数を調整することなく、本フローチャートを終了する。測定された発振周波数が目標周波数よりも高ければステップＳ１１０に進む。
【００４０】
図４は、発振周波数が高めに設定された第１圧電デバイス１００の発生個数を表した図である。横軸に発振周波数を示し、縦軸に発生個数を示している。目標周波数ＴＨｚは、例えば３２．７６８ｋＨｚであり、所定範囲の下限周波数ＴＨｚ１及び上限周波数ＴＨｚ２は、目標周波数ＴＨｚの±０．５Ｈｚの範囲である。本実施形態では、発振周波数が高めに製造された第１圧電デバイス１００は、上限のＴＨｚ２よりも高い周波数で正規分布している。
【００４１】
ステップＳ１１０では、測定された発振周波数が高い第１圧電デバイス１００が所定範囲に入るように、音叉型の第１水晶振動片５０の周波数調整部２６を重くして発振周波数を低くする。このため周波数調整装置は、ガラス製のリッド５３の外部からレーザ光Ｌを照射し、リッド５３及び電極非形成部２９ａを透過させて、レーザ光Ｌを絶縁物質部５６に照射する。照射された絶縁物質部５６は、レーザ光Ｌで加熱されて絶縁物質部５６の絶縁粒子であるセラミック粒子が昇華する。昇華された絶縁粒子は、真上もしくは真上に近い領域である周波数調整部２６の先端部下面に付着する。これにより、振動腕２１の重量が増加して音叉型の第１水晶振動片５０の振動周波数が低い方へ調整される。
【００４２】
その後、ステップＳ１０６に戻り、再び第１圧電デバイス１００の発振周波数が測定され、第１圧電デバイス１００の発振周波数が所定範囲内に入ったか否かが確認される。
【００４３】
次に実際に絶縁粒子であるセラミック粒子が音叉型の第１水晶振動片５０の周波数調整部２６の先端に付着した例を示す。
図５（ａ）は、周波数調整部２６に付着したセラミック粒子の状態を示す写真（低倍率）であり、（ｂ）は、周波数調整部２６に付着したセラミック粒子の状態を示す写真（高倍率）である。
【００４４】
絶縁物質部５６にレーザ光Ｌが照射されると、周波数調整部２６の周囲に絶縁物質部（セラミック）５６から昇華したセラミック粒子が付着する。特に絶縁物質部５６に対向している電極非形成部２９ａの片面にセラミック粒子が付着する。図５（ａ）は周波数調整部２６をＹ軸側から撮影した写真であり、絶縁物質部５６に対向している電極非形成部２９ａの片面に多くのセラミック粒子が付着していることが観察される。
【００４５】
図５（ａ）は周波数調整部２６をＹ軸側から撮影した写真であり、絶縁物質部５６に対向している電極非形成部２９ａの片面（−Ｚ軸側）に多くのセラミック粒子が付着していることが観察される。また、図５（ｂ）は電極非形成部２９ａの片面（−Ｚ軸側）を撮影した写真であり、昇華したセラミック粒子が均一に付着していることが観察される。
【００４６】
レーザ光Ｌにより昇華するセラミック粒子は、例えば、アルミナＡｌ２Ｏ３又はシリカＳｉＯ２からなり、アルミナＡｌ２Ｏ３又はシリカＳｉＯ２は絶縁物質である。このため、振動腕２１の第１励振電極３３及び第２励振電極３４（図１を参照）にセラミック粒子が付着しても電極が短絡することはない。同様に、基部２３の第１基部電極３１及び第２基部電極３２（図１を参照）にセラミック粒子が付着しても電極が短絡することはない。このため従来、励振電極に形成されていた絶縁被覆は不要となる。また、周波数調整部２６に形成していた金属膜２８ａも少なくて済み、製造コストを低く抑えることができる。
【００４７】
図６は、周波数調整装置が照射するレーザ光Ｌの照射スポットＩＳについて説明する図であり、パッケージの底面ＢＴに形成された絶縁物質部５６に照射される照射スポットＩＳを示す図である。図６（ａ）は、各照射スポットＩＳの座標点が重なり合わないように設定され、（ｂ）は、各照射スポットＩＳが半分ほど互いに重なるように設定されている。
【００４８】
図６（ａ）では照射スポットＩＳは、絶縁物質部５６のＸ軸方向に３列、Ｙ軸方向に３行の合計９個（Ｘ１，Ｙ１）〜（Ｘ３，Ｙ３）の座標点が重なり合わないように設定されている。これらの照射スポットＩＳは、周波数調整部２６の先端側の電極非形成部２９ａ（図２を参照）に対向している。絶縁粒子であるセラミック粒子は金属粒子に比べて軽いため、軽いセラミック粒子が周波数調整部２６のできるだけ先端側に付着するようにして照射スポットＩＳの数量をできるだけ少なくなるようにしている。
【００４９】
第１圧電デバイス１００の発振周波数の変化量は、絶縁物質部５６に対するレーザ照射位置によって異なってくる。レーザ光Ｌが周波数調整部２６の先端側（＋Ｙ軸方向）の電極非形成部２９ａ（図２を参照）に対向した第１行（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ１）、（Ｘ３、Ｙ１）の照射スポットＩＳに照射されると、発振周波数が下がる変化量が最も大きく粗調整に用いられる。また、レーザ光Ｌが周波数調整部２６の基部側（−Ｙ軸方向）の電極非形成部２９ａ（図２を参照）に対向した第３行（Ｘ１，Ｙ３）、（Ｘ２，Ｙ３）、（Ｘ３，Ｙ３）の照射スポットＩＳに照射されると、発振周波数の下がる変化量が最も小さく微調整に用いられる。実験などによって第１行から第３行の１つの照射スポットＩＳにレーザ光Ｌが照射されると何Ｈｚ発振周波数が下がるか計測し、その計測結果が周波数調整装置にデータとして記憶されている。周波数調整装置は、測定された発振周波数と目標周波数との差に基づいて、各行に対するレーザ照射回数を組み合わせてレーザ光Ｌを照射し、第１圧電デバイス１００の発振周波数を下げる。
【００５０】
図６（ｂ）では、各照射スポットＩＳが半分ほど互いに重なるようにＹ１，Ｙ２行の間にＹ１１行を、Ｙ２、Ｙ３行の間にＹ１２行が追加、設定されている。このように照射スポットＩＳが一部重なるようにすれば、さらに発振周波数の微調整を行うことが可能となる。各照射スポットＩＳは、第２実施形態以下、同様に各照射スポットＩＳが半分ほど互いに重なるように設定することができる。
【００５１】
＜第２実施形態＞
(第２圧電デバイス１１０の構成)
図７（ａ）は、リッド５３が取り外された第２圧電デバイス１１０の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した第２圧電デバイス１１０のＢ−Ｂ’断面図である。第２圧電デバイス１１０と第１圧電デバイス１００との違いは、第２圧電デバイス１１０がパッケージＰＫＧに音叉型の第２水晶振動片６０を搭載している点である。また、第２圧電デバイス１１０は、一対の絶縁物質部５６に代えて大きな１つの絶縁物質部５７を有している点である。
【００５２】
第２圧電デバイス１１０はパッケージＰＫＧのキャビティＣＡＶ内に音叉型の第２水晶振動片６０を入れ、真空状態でリッド５３とパッケージＰＫＧとを封止材５４により接合して形成される。第２実施形態において、第１実施形態と同一符号を付した個所は、同一機能であるので重複する説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【００５３】
図７（ａ）に示されるように、音叉型の第２水晶振動片６０の一対の振動腕２１は扇形の周波数調整部２７を有する。扇形の周波数調整部２７は振動腕２１の先端付近のＰ点を過ぎると徐々に幅広になり扇形に形成される。周波数調整部２７は、周波数調整用の金属膜２８ｂ及び電極が形成されていない電極非形成部２９ｂを備えている。
【００５４】
電極非形成部２９ｂは、周波数調整部２７の中央付近から先端までＹ軸方向に形成されている。その電極非形成部２９ｂの基部２３よりに金属膜２８ｂが形成される。パッケージＰＫＧのキャビティＣＡＶの底面ＢＴには、一つの大きな絶縁物質部５７が備えられている。なお、図７（ａ）では、本来絶縁物質部５７が電極非形成部２９ｂを通して透けて見えるが、電極非形成部２９ｂの大きさを明確にするため白く塗りつぶして下側が見えないように描いてある。絶縁物質部５７は、網目で描かれている。
【００５５】
レーザ光Ｌは、リッド５３がパッケージＰＫＧの側壁５９に封止されている状態で、リッド５３の外側からキャビティＣＡＶに入射することができる。レーザ光Ｌは、そのＸ軸方向又はＹ軸方向の照射位置によって、リッド５３および電極非形成部２９ｂを透過させて絶縁物質部５７に照射される。電極非形成部２９ｂは、周波数調整部２７の先端部に形成されていることにより粗調整から微調整まで幅広く周波数を調整することができる。
【００５６】
なお、第１実施形態及び第２実施形態では、周波数調整部２６又は周波数調整部２７が振動腕２１よりも幅広く形成されていた。しかし、周波数調整部が振動腕２１と同じ幅（Ｘ軸方向）であってもよい。
【００５７】
(第２圧電デバイス１１０の周波数調整)
第２圧電デバイス１１０の発振周波数の調整方法は、第１圧電デバイス１００と同様におこなわれる。周波数調整装置は、測定された発振周波数と目標周波数との差に基づいて、各行に対するレーザ照射回数を組み合わせてレーザ光Ｌを照射し、第２圧電デバイス１１０の発振周波数を下げる。
【００５８】
＜第３実施形態＞
(第３圧電デバイス１２０の構成)
図８（ａ）は、リッド１０が取り外された第３圧電デバイス１２０の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した第３圧電デバイス１２０のＣ−Ｃ’断面で第３圧電デバイス１２０の接合前の状態を示す断面構成図である。
【００５９】
第３圧電デバイス１２０は、リッド１０、水晶フレーム２０及びベース４０から構成される。リッド１０及びベース４０は水晶材料又はガラスから形成され、レーザ光Ｌが透過可能な材料である。水晶フレーム２０は、エッチングにより形成された音叉型の第３水晶振動片３０を有している
【００６０】
第３圧電デバイス１２０は、音叉型の第３水晶振動片３０を備えた水晶フレーム２０を中心に挟んで、その水晶フレーム２０の上にリッド１０が接合され、水晶フレーム２０の下にベース４０が接合されてパッケージが形成されている。リッド１０は水晶フレーム２０の一方の面に、ベース４０は水晶フレーム２０の他方の面に接合材６１である鉛フリーのバナジウム系ガラスにより接合される。バナジウム系ガラスは３５０℃〜４００℃で溶融し接着する低融点ガラス（ペースト）である。水晶材料又はガラスで形成されたリッド１０又はベース４０より融点が低い。ベース４０のスルーホールＴＨは封止材７５により真空中で封止されている。
【００６１】
図８（ａ）に示されるように、水晶フレーム２０は、基部２３及び振動腕２１からなる音叉型の第３水晶振動片３０と外枠部２２と支持腕３５とから構成され、音叉型の第３水晶振動片３０と外枠部２２との間には空間部３７が形成されている。音叉型の第３水晶振動片３０の外形を規定する空間部３７は水晶エッチングにより形成されている。音叉型の第３水晶振動片３０は、外枠部２２とおなじ厚さである。音叉型の第３水晶振動片３０は、基部２３と基部２３から伸びる一対の振動腕２１とを有し、基部２３と外枠部２２と支持腕３５とは一体に形成されている。基部２３、外枠部２２及び支持腕３５には、第１、第２主面に第１基部電極３１と第２基部電極３２とが形成されている。
【００６２】
振動腕２１の先端付近は、一定幅で幅広となり周波数調整部２６が形成される。周波数調整部２６は、周波数調整用の金属膜２８ａ及び電極非形成部２９ａを備えている。電極非形成部２９ａは周波数調整部２６の中央付近から先端までＹ軸方向に形成されている。金属膜２８ａは周波数調整部２６の中央付近から基部２３に形成される。
【００６３】
図８(ｂ)に示されるように、リッド１０は、水晶フレーム２０側にリッド側凹部１７を備える。ベース４０は、水晶フレーム２０側にベース側凹部４７を備える。ベース４０はスルーホールＴＨ及び段差部４９を形成する。段差部４９には、スルーホールＴＨと接続する第１接続電極４１及び第２接続電極４２を形成する。ベース４０の外面には外部電極５１が形成されている。スルーホールＴＨは、その内面に金属膜が形成される。スルーホールＴＨの金属膜は、第１接続電極４１及び第２接続電極４２並びに外部電極５１と同時にフォトリソグラフィ工程で作成される。
【００６４】
リッド１０には、音叉型の第３水晶振動片３０の振動腕２１の周波数調整部２６の電極非形成部２９ａに対向する天井面に、低融点ガラスからなる一対の絶縁物質部５８を備えている。絶縁物質部５８はレーザ光Ｌを吸収する低融点ガラス（ペースト）を使用することができる。絶縁物質部５８は例えば黒色に着色したバナジウム系ガラスを使用することができる。製造コストを低減するために、接合材６１に使用した低融点ガラスをそのまま使用することが好ましい。
【００６５】
第３圧電デバイス１２０は、リッド１０、水晶フレーム２０およびベース４０が接合された後、リッド１０側から又はベース４０の底部側からレーザ光Ｌが照射される。リッド１０側から絶縁物質部５８にレーザ光Ｌが照射されると、絶縁物質部５８である低融点ガラスの一部が昇華して低融点ガラス粒子が周波数調整部２６に付着する。なお、周波数調整部２６には電極非形成部２９ａが形成されず、すべて金属膜２８ａが形成されていてもよい。
【００６６】
ベース４０側から電極非形成部２９ａを透過させて絶縁物質部５８にレーザ光Ｌが照射されると、絶縁物質部５８である低融点ガラスの一部が昇華して低融点ガラス粒子が周波数調整部２６に付着する。特に、周波数調整部２６の電極非形成部２９ａに低融点ガラス粒子が付着する。レーザ光ＬのＸ軸方向又はＹ軸方向の照射位置によって、発振周波数が調整される。
【００６７】
レーザ光Ｌにより昇華する低融点ガラス粒子は、例えば、酸化バナジウム、酸化リン、酸化マンガンおよび酸化バリウムからなるガラスである。これらは絶縁物質である。このため、振動腕２１の第１励振電極３３及び第２励振電極３４（図８（ａ）を参照）に低融点ガラス粒子が付着しても電極が短絡することはない。同様に、基部２３又は支持腕３５の第１基部電極３１及び第２基部電極３２（図８（ａ）を参照）に低融点ガラス粒子が付着しても電極が短絡することはない。
【００６８】
＜第４実施形態＞
(第４圧電デバイス１３０の構成)
図９（ａ）は、リッド５３が取り外された第４圧電デバイス１３０の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した第４圧電デバイス１３０のＤ−Ｄ’断面図である。第４圧電デバイス１３０と第１圧電デバイス１００との違いは、第４圧電デバイス１３０がパッケージＰＫＧに音叉型の第４水晶振動片５０Ａを搭載している点である。図９（ａ）、（ｂ）に示されるように、音叉型の第４水晶振動片５０Ａの励振電極３３，３４の先端部に絶縁被膜４５が形成されている。第４圧電デバイス１３０の絶縁被膜４５は、絶縁被膜４５の大きさを明確にするため網目で描かれている。
【００６９】
第４圧電デバイス１３０はパッケージＰＫＧのキャビティＣＡＶ内に音叉型の第４水晶振動片５０Ａを入れ、真空状態でリッド５３とパッケージＰＫＧとを封止材５４により接合して形成される。第４実施形態において、第１実施形態と同一符号を付した個所は、同一機能であるので重複する説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【００７０】
図９（ｂ）に示されるように、絶縁被膜４５は、例えばシリカＳｉＯ２から成る被膜が音叉型の第４水晶振動片５０Ａの励振電極３３，３４の先端部に形成されている。これにより、レーザ光Ｌを金属膜２８ａに照射して金属成分を昇華させる工程において、金属成分が励振電極３３，３４の表面に付着しても、絶縁被膜４５に覆われているので、励振電極３３，３４が短絡されることがない。
【００７１】
リッド５３がパッケージＰＫＧの側壁５９に封止されている状態で、レーザ光Ｌはリッド５３の外側からキャビティＣＡＶに入射することができる。レーザ光Ｌは、そのＸ軸方向又はＹ軸方向の照射位置によって、リッド５３および電極非形成部２９ａを透過させて絶縁物質部５６に照射されたり、リッド５３を透過させて金属膜２８ａに照射されたりする。
【００７２】
(第４圧電デバイス１３０の周波数調整)
本実施形態では、音叉型の第４水晶振動片５０ＡがパッケージＰＫＧに収納されリッド５３で封止された後に、第４圧電デバイス１３０の周波数が調整される。
図１０は、不図示の周波数調整装置が第４圧電デバイス１３０の周波数を調整する工程を説明するフローチャートである。
【００７３】
ステップＳ２０２において、第４圧電デバイス１３０は、周波数調整装置の台座に載置され、真空吸着などによってしっかりと固定される。
【００７４】
ステップＳ２０４において、台座に固定された第４圧電デバイス１３０は、周波数調整装置のＣＣＤカメラ等により撮影される。そして音叉型の第４水晶振動片５０Ａの金属膜２８ａ及び電極が形成されていない電極非形成部２９ａの位置が特定される。その特定された位置データは、周波数調整装置に送信される。
【００７５】
ステップＳ２０６において、外部電極５１（図１を参照）にプローブ等が接触し、第４圧電デバイス１３０の発振周波数が測定される。そして、測定された発振周波数が周波数調整装置に送られる。
【００７６】
ステップＳ２０８では、周波数調整装置は予め設定された目標周波数と測定された発振周波数とが比較される。予め設定された目標周波数は３２．７６８ｋＨｚである。そして、仮に完成品の発振周波数が目標周波数に対して±０．５Ｈｚの範囲とする。この所定範囲に入った第４圧電デバイス１３０は周波数を調整することなく、本フローチャートを終了する。測定された発振周波数が目標周波数よりも高ければステップＳ２１０に進み、測定された発振周波数が目標周波数よりも低ければステップＳ２１２に進む。
【００７７】
図１１は、目標周波数に合わせて形成された第４圧電デバイス１３０の発生個数を表した図である。横軸に発振周波数を示し、縦軸に発生個数を示している。図４で示された第１圧電デバイス１００の正規分布と比べて、第４圧電デバイス１３０は目標周波数ＴＨｚを中心に正規分布している。発振周波数が上限周波数ＴＨｚ２より高ければ絶縁物質部５６のセラミックを昇華させて発振周波数を低くし、下限周波数ＴＨｚ１より低ければ、金属膜２８ａを削って発振周波数を高くする。
【００７８】
ステップＳ２１０において、測定された発振周波数が目標周波数より高いため、音叉型の第４水晶振動片５０Ａの周波数調整部２６を重くして発振周波数を低くする。このため周波数調整装置は、ガラス製のリッド５３の外部からレーザ光Ｌを照射し、リッド５３及び電極非形成部２９ａを透過させて、レーザ光Ｌを絶縁物質部５６に照射する。照射された絶縁物質部５６は、レーザ光Ｌで加熱されてセラミックが昇華し、真上もしくは真上に近い領域である周波数調整部２６の下面に蒸着する。これにより、振動腕２１の重量が増加して音叉型の第４水晶振動片５０Ａの発振周波数が低い方へ調整される。
その後、ステップＳ２０６に戻り、再び第４圧電デバイス１３０の発振周波数が測定され、発振周波数が所定範囲に入るまで繰り返される。
【００７９】
ステップＳ２１２では、測定された発振周波数が目標周波数より低いため、音叉型の第４水晶振動片５０Ａの周波数調整部２６を軽くして発振周波数を高くする。このため周波数調整装置は、ガラス製のリッド５３の外部からレーザ光Ｌを照射し、リッド５３を透過させて、レーザ光Ｌを金属膜２８ａに照射する。照射された金属膜２８ａは、レーザ光Ｌで加熱されてその箇所の金属が昇華する。これにより、振動腕２１の重量が軽減して、音叉型の第４水晶振動片５０Ａの発振周波数が高い方へ調整される。
その後、ステップＳ２０６に戻り、再び第４圧電デバイス１３０の発振周波数が測定され、発振周波数が所定範囲に入るまで繰り返される。
【００８０】
次に、ステップＳ２１２で行われた周波数調整について説明する。周波数調整装置は、測定された発振周波数と設定された目標周波数との差を変化させるのに必要な金属膜２８ａの昇華量及びレーザ照射位置、つまり、レーザ光Ｌの照射スポットＩＳ（図６（ａ），（ｂ）参照）を求め、金属膜２８ａのレーザ光Ｌの照射スポットＩＳ（図１２参照）を求める。
【００８１】
ステップＳ２１２の工程は、発振周波数が低く形成された場合、又はセラミックが周波数調整部２６に付着しすぎて所定範囲より低い発振周波数になってしまった場合に、レーザ光Ｌは金属膜２８ａに照射される。
【００８２】
図１２は、金属膜２８ａに照射される照射スポットＩＳを示す図である。絶縁被膜４５は、絶縁被膜４５と金属膜２８ａとの位置を明確にするため網目で描かれている。
照射スポットＩＳは、基本的に金属膜２８ａのＸ軸方向に４列、Ｙ軸方向に３行の合計１２個（Ｘ１１，Ｙ２１）〜（Ｘ１４，Ｙ２３）の座標点が重なり合わないように設定されている。
【００８３】
第４圧電デバイス１３０の発振周波数の変化量は、金属膜２８ａに対するレーザ照射位置によって異なってくる。レーザ光Ｌが第１行（Ｘ１１，Ｙ２１）、（Ｘ１２，Ｙ２１）、（Ｘ１３，Ｙ２１）、（Ｘ１４，Ｙ２１）の照射スポットＩＳに照射されると、発振周波数が上がる変化量が最も大きく粗調整に用いられる。また、レーザ光Ｌが第３行（Ｘ１１，Ｙ２３）、（Ｘ１２，Ｙ２３）、（Ｘ１３，Ｙ２３）、（Ｘ１４，Ｙ２３）の照射スポットＩＳに照射されると、発振周波数の上がる変化量が最も小さく微調整に用いられる。周波数調整装置は、測定された発振周波数と目標周波数との差に基づいて、各行に対するレーザ照射回数を組み合わせてレーザ光Ｌを照射し、第４圧電デバイス１３０の発振周波数を上げる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
以上、本発明の最適な実施形態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実施形態に様々な変更・変形を加えて実施することができる。上述したようにリッドが光を透過する材料で形成されている場合は、リッドが接合された後でも、レーザ光Ｌは、電極非形成部を透過して絶縁物質部に照射される。また、リッドが光を透過しない材料（例えば、コバール合金板）で形成されている場合は、パッケージにリッドを接合する前にレーザ光Ｌを絶縁物質部に照射することができる。
【００８５】
また上記実施形態では、圧電デバイスには発振回路等が搭載されていないが、発振回路を組み込んだＩＣなどをパッケージ内に配置させた圧電発振器にも適用できる。
【符号の説明】
【００８６】
１０、５３  …  リッド
１７  …  リッド側凹部
２０  …  水晶フレーム
２１  …  振動腕、２２  …  外枠部
２３  …  基部、２４  …  溝部
２５  …  導電性接着剤
２６、２７  …  周波数調整部
２８（ａ，ｂ）  …  金属膜
２９（ａ，ｂ）  …  電極非形成部
３０  …  音叉型の第３水晶振動片
３１，３２  …  基部電極
３３，３４  …  励振電極
３５  …  支持腕  
３７  …  空間部
４０  …  ベース
４１、４２  …  接続電極
４５  …  絶縁被膜
４７  …  ベース側凹部
４９  …  段差部
５０  …  音叉型の第１水晶振動片、５０Ａ  …  音叉型の第４水晶振動片  
５１  …  外部電極  
５４、７５  …  封止材
５５  …  台座
５６，５７  …  絶縁物質部
５８  …  低融点ガラスから成る絶縁物質部
５９  …  側壁
６０  …  音叉型の第２水晶振動片
１００  …  第１圧電デバイス、１１０  …  第２圧電デバイス
１２０  …  第３圧電デバイス、１３０  …第４圧電デバイス
ＢＴ  …  底面
ＣＡＶ  …  キャビティ
ＩＳ  …  照射スポット  
Ｌ  …  レーザ光
Ｌ１  …  振動腕の長さ、Ｌ２  …  周波数調整部の長さ
Ｌ３  …  電極非形成部の長さ、Ｌ４  …  絶縁物質部の長さ
Ｗ１  …  振動腕２１の幅、Ｗ２  …  周波数調整部及び電極非形成部２９ａの幅
Ｗ３  …  絶縁物質部の幅
ＰＫＧ  …  パッケージ
ＴＨ  …  スルーホール
ＴＨｚ  …  目標周波数、ＴＨｚ１  …  下限周波数、ＴＨｚ２  …  上限周波数  
【図１】
2011250228.tif 000003
【図２】
2011250228.tif 000004
【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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