(57)【要約】【課題】効率良く製造することができる圧電振動子の製造方法および圧電振動子の提供。【解決手段】間にキャビティを形成するように重ね合わせられたベース基板２およびリッド基板３と、キャビティ内に収容されるとともにベース基板側に接合された圧電振動片４と、リッド基板においてベース基板側を向く面に全面にわたって形成され、ベース基板と接する部分で両基板を接合する接合膜３５と、を備え、圧電振動片は、一対の振動腕部１０，１１と、振動腕部の先端部に形成された重り金属膜２１と、を備える圧電振動子１の製造方法であって、接合膜は、レーザ照射により活性化して周囲のガスを吸着しうる材料で形成され、重り金属膜および接合膜を同時にレーザ照射するレーザ照射工程を備えている圧電振動子の製造方法を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
間にキャビティを形成するように重ね合わせられたベース基板およびリッド基板と、
前記キャビティ内に収容されるとともに前記ベース基板側に接合された圧電振動片と、
前記リッド基板において前記ベース基板側を向く面に全面にわたって形成され、前記ベース基板と接する部分で両基板を接合する接合膜と、を備え、
前記圧電振動片は、一対の振動腕部と、前記振動腕部の先端部に形成された重り金属膜と、を備える圧電振動子の製造方法であって、
前記接合膜は、レーザ照射により活性化して周囲のガスを吸着しうる材料で形成され、
前記重り金属膜および前記接合膜を同時にレーザ照射するレーザ照射工程を備えていることを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の圧電振動子の製造方法であって、
前記ベース基板の法線方向から見て前記重り金属膜と重ならない位置の前記キャビティ内の前記接合膜をレーザ照射する予備ゲッタリング工程を備えていることを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の圧電振動子の製造方法であって、
前記レーザ照射工程前に前記予備ゲッタリング工程を行うことを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項４】
請求項１から３いずれか１項に記載の圧電振動子の製造方法であって、
前記レーザ照射工程は、前記ベース基板の法線方向から見て前記振動腕部の先端部に隣接する位置の前記接合膜をレーザ照射する工程を備えていることを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項５】
間にキャビティを形成するように重ね合わせられたベース基板およびリッド基板と、
前記キャビティ内に収容されるとともに前記ベース基板側に接合された圧電振動片と、
前記リッド基板において前記ベース基板側を向く面に全面にわたって形成され、前記ベース基板と接する部分で両基板を接合する接合膜と、を備え、
前記圧電振動片は、一対の振動腕部と、前記振動腕部の先端部に形成された重り金属膜と、を備え、
前記接合膜は、レーザ照射により活性化して周囲のガスを吸着しうる材料で形成され、
前記重り金属膜および前記接合膜にはそれぞれ、同時にレーザ照射された第１レーザ照射疵が形成されていることを特徴とする圧電振動子。
【請求項６】
請求項５記載の圧電振動子であって、
前記ベース基板の法線方向から見て前記重り金属膜と重ならない位置の前記キャビティ内の前記接合膜には、第２レーザ照射疵が形成されていることを特徴とする圧電振動子。
【請求項７】
請求項６記載の圧電振動子であって、
前記第２レーザ照射疵は、前記ベース基板の法線方向から見て少なくとも前記振動腕部の先端部に隣接する位置の前記接合膜に形成されていることを特徴とする圧電振動子。
【請求項８】
請求項５から７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９】
請求項５から７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１０】
請求項５から７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、圧電振動子の製造方法、圧電振動子を有する発振器、電子機器およ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、時刻源や制御信号のタイミング源、リファレンス信号源等として、水晶等の圧電材料からなる圧電振動片を利用した圧電振動子が用いられている。圧電振動片として、一対の振動腕部を備えた音叉型の圧電振動片が採用されている。
【０００３】
この種の圧電振動子として、表面実装型（ＳＭＤ、Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｏｕｎｔ  Ｄｅｖｉｃｅ）の圧電振動子が知られている。
図１４および図１５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。
【０００４】
ところで、一般に圧電振動子は、等価抵抗値（実効抵抗値、Ｒｅ）を低く抑えることが望まれている。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１４および図１５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内を真空に近づけて、等価抵抗値と比例関係にある直列共振抵抗値（Ｒ１）を低下させる方法が知られている。そして、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内にアルミニウム等からなるゲッター材２２０を封止し、外部よりレーザを照射して該ゲッター材２２０を活性化させるゲッタリング工程を有する方法が知られている（下記特許文献１参照）。この方法によれば、活性化状態になったゲッター材２２０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。
【０００５】
また一般的に、ゲッタリング工程後、振動腕部２１０の先端部に形成された重り金属膜２１１にレーザを照射し、重り金属膜２１１をトリミングして圧電振動片２０３の周波数の微調整（微調工程）を行う。この微調工程を行うことで、圧電振動片２０３の周波数を公称周波数の範囲内に収めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１４２９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の圧電振動子の製造方法は、ゲッタリング工程後に微調工程を行い、キャビティ内の真空度調整と圧電振動片の周波数調整とを各別に行うことから、時間がかかり効率が悪いものであった。また、ゲッタリングに必要とされるゲッター材を形成するのにも時間がかかり、より効率が悪いものであった。
【０００８】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、効率良く製造することができる圧電振動子の製造方法および圧電振動子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る圧電振動子の製造方法は、間にキャビティを形成するように重ね合わせられたベース基板およびリッド基板と、前記キャビティ内に収容されるとともに前記ベース基板側に接合された圧電振動片と、前記リッド基板において前記ベース基板側を向く面に全面にわたって形成され、前記ベース基板と接する部分で両基板を接合する接合膜と、を備え、前記圧電振動片は、一対の振動腕部と、前記振動腕部の先端部に形成された重り金属膜と、を備える圧電振動子の製造方法であって、前記接合膜は、レーザ照射により活性化して周囲のガスを吸着しうる材料で形成され、前記重り金属膜および前記接合膜を同時にレーザ照射するレーザ照射工程を備えていることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、接合膜が、レーザ照射により活性化して周囲のガスを吸着しうる材料で形成されているので、接合膜をレーザ照射することでゲッタリングしてキャビティ内の真空度を向上させることができる。したがって、レーザ照射工程時に、重り金属膜および接合膜を同時にレーザ照射することで、重り金属膜をトリミングして圧電振動片の周波数調整をするのと同時に、接合膜をゲッタリングしてキャビティ内の真空度を向上させることができる。
また、接合膜が、レーザ照射により活性化して周囲のガスを吸着しうる材料で形成されているので、別途、ゲッター材を形成する必要がない。
以上より、圧電振動子を効率良く製造することが可能になり、圧電振動子の低コスト化を図ることができる。
【００１１】
また、前記ベース基板の法線方向から見て前記重り金属膜と重ならない位置の前記キャビティ内の前記接合膜をレーザ照射する予備ゲッタリング工程を備えていても良い。
【００１２】
この場合、予備ゲッタリング工程を備えているので、レーザ照射工程時に接合膜をゲッタリングすることでキャビティ内の真空度を向上させるのと相俟って、キャビティ内の真空度をさらに向上させることができる。
【００１３】
また、前記レーザ照射工程前に前記予備ゲッタリング工程を行っても良い。
【００１４】
この場合、レーザ照射工程前に予備ゲッタリング工程を行うので、レーザ照射工程後に予備ゲッタリング工程を行う場合に比べて、圧電振動片の周波数を高精度に調整することができる。
すなわち、予備ゲッタリング工程を行うときには、レーザ照射された接合膜が飛散して振動腕部に付着することで、圧電振動片の周波数が変化する場合がある。そのため、レーザ照射工程後に予備ゲッタリング工程を行う場合には、レーザ照射工程において調整された圧電振動片の周波数が予備ゲッタリング工程を行うことで変化してしまうおそれがある。しかしながら、レーザ照射工程前に予備ゲッタリング工程を行うことで、予備ゲッタリング工程時に圧電振動片の周波数が変化した場合であっても、その後、レーザ照射工程で周波数調整することが可能になり、圧電振動片の周波数を高精度に調整することができる。
【００１５】
また、前記レーザ照射工程は、前記ベース基板の法線方向から見て前記振動腕部の先端部に隣接する位置の前記接合膜をレーザ照射する工程を備えていても良い。
【００１６】
この場合、レーザ照射工程時に、ベース基板の法線方向から見て振動腕部の先端部に隣接する位置の接合膜をレーザ照射することで、圧電振動片の周波数を減少させる方向に周波数調整することが可能になり、圧電振動子の歩留まりを向上させることができる。
すなわち、重り金属膜をトリミングすることによって周波数調整する際には、振動腕部の先端部上の重り金属膜の質量が減ることで、圧電振動片の周波数を増加させる方向に周波数調整することができる。ここで、接合膜において振動腕部の先端部に隣接する位置をレーザ照射することで、接合膜を飛散させて振動腕部の先端部上に付着させ、圧電振動片の周波数を減少させることができる。したがって、仮に重り金属膜をトリミングすることで圧電振動片の周波数を増加させすぎてしまった場合であっても、接合膜において振動腕部の先端部に隣接する位置をレーザ照射することで、圧電振動片の周波数を減少させる方向に周波数調整することが可能になる。これにより、従来では廃棄せざるを得ない程度、圧電振動片の周波数が増加した圧電振動子であっても廃棄せずに済むので、圧電振動子の歩留まりを向上させることができる。
【００１７】
また、本発明に係る圧電振動子は、間にキャビティを形成するように重ね合わせられたベース基板およびリッド基板と、前記キャビティ内に収容されるとともに前記ベース基板側に接合された圧電振動片と、前記リッド基板において前記ベース基板側を向く面に全面にわたって形成され、前記ベース基板と接する部分で両基板を接合する接合膜と、を備え、前記圧電振動片は、一対の振動腕部と、前記振動腕部の先端部に形成された重り金属膜と、を備え、前記接合膜は、レーザ照射により活性化して周囲のガスを吸着しうる材料で形成され、前記重り金属膜および前記接合膜にはそれぞれ、同時にレーザ照射された第１レーザ照射疵が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、接合膜が、レーザ照射により活性化して周囲のガスを吸着しうる材料で形成されているので、接合膜をレーザ照射することでゲッタリングしてキャビティ内の真空度を向上させることができる。したがって、当該圧電振動子において、重り金属膜および接合膜を同時にレーザ照射して第１レーザ照射疵を形成することで、重り金属膜をトリミングして圧電振動片の周波数調整をするのと同時に、接合膜をゲッタリングしてキャビティ内の真空度を向上させることができる。
また、接合膜が、レーザ照射により活性化して周囲のガスを吸着しうる材料で形成されているので、別途、ゲッター材を形成する必要がない。
以上より、当該圧電振動子を効率良く製造することが可能になり、低コスト化を図ることができる。
【００１９】
また、前記ベース基板の法線方向から見て前記重り金属膜と重ならない位置の前記キャビティ内の前記接合膜には、第２レーザ照射疵が形成されていても良い。
【００２０】
この場合、当該圧電振動子において、ベース基板の法線方向から見て重り金属膜と重ならない位置のキャビティ内の接合膜に第２レーザ照射疵を形成することで、第１レーザ照射疵を形成する際に接合膜をゲッタリングすることでキャビティ内の真空度を向上させるのと相俟って、キャビティ内の真空度をさらに向上させることができる。
【００２１】
また、前記第２レーザ照射疵は、前記ベース基板の法線方向から見て少なくとも前記振動腕部の先端部に隣接する位置の前記接合膜に形成されていても良い。
【００２２】
この場合、当該圧電振動子において、ベース基板の法線方向から見て振動腕部の先端部に隣接する位置の接合膜に第２レーザ照射疵を形成することで、圧電振動片の周波数を減少させる方向に周波数調整させることが可能になり、当該圧電振動子の歩留まりを向上させることができる。
【００２３】
また、本発明に係る発振器は、前述した圧電振動子が、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。
また、本発明に係る電子機器は、前述した圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴とする。
また、本発明に係る電波時計は、前述した圧電振動子が、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。
【００２４】
これらの発明によれば、低コスト化され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】
【００２５】
本発明に係る圧電振動子の製造方法によれば、圧電振動子を効率良く製造することができる。
また、本発明に係る圧電振動子によれば、効率良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１実施形態に係る圧電振動子の外観斜視図である。
【図２】図１に示す圧電振動子の内部構成図である。
【図３】図２の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平面図である。
【図６】図５に示す圧電振動片の底面図である。
【図７】図５のＢ−Ｂ線における断面図である。
【図８】図１に示す圧電振動子の製造方法のフローチャートである。
【図９】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１０】第２実施形態に係る圧電振動子の内部構成図である。
【図１１】発振器の概略構成図である。
【図１２】電子機器のブロック図である。
【図１３】電波時計のブロック図である。
【図１４】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１５】図１４のＣ−Ｃ線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（第１実施形態）
以下、図面を参照し、本発明の第１実施形態に係る圧電振動子を説明する。
図１〜図４に示すように、本実施形態の圧電振動子１は、間にキャビティＣを形成するように重ね合わせられたベース基板２およびリッド基板３と、キャビティＣ内に収容されるとともにベース基板２側に接合された圧電振動片４と、を備えた表面実装型のものである。
なお図３および図４においては、図面を見易くするために、圧電振動片４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。
【００２８】
（圧電振動片）
図５〜図７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の基端部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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
また、一対の振動腕部１０、１１の先端部には、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。
【００３２】
このように構成された圧電振動片４は、図３、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の上面側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。
【００３３】
（圧電振動子）
図１〜図４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とが２層に積層されてなるパッケージ９を備えている。
ベース基板２は、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、板状に形成されている。
【００３４】
図２および図３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。
【００３５】
図２および図４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）により一対の引き回し電極３６，３７がパターニングされている。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。
【００３６】
図１、図３及び図４に示すように、リッド基板３は、ベース基板２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の絶縁基板であり、図１〜図４に示すように、ベース基板２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。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。なお、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）となっている。
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ベース基板２に対して陽極接合されている。
【００３７】
また、図１〜図４に示すように、本実施形態の圧電振動子１は、リッド基板３においてベース基板２側を向く面に全面にわたって形成され、ベース基板２と接する部分で両基板２，３を接合する接合膜３５を備えている。図２および図３に示すように、本実施形態の接合膜３５は、凹部３ａを画成する面と、リッド基板２の接合面において凹部３ａの外周縁に全周にわたって連なる周縁部と、の各全域にわたって形成されており、これらのうちの接合面の周縁部に形成された部分がベース基板３に接合されている。
接合膜３５は、レーザ照射により活性化して周囲のガスを吸着しうる材料で形成されている。さらに、接合膜３５は、両基板２，３を陽極接合可能な材料で形成されている。このような接合膜３５の材料としては、例えばアルミニウムなどを採用することができる。
【００３８】
このように構成された圧電振動子１を作動させるには、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に電圧を印加することができ、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。
【００３９】
そして図２に示すように、本実施形態では、重り金属膜２１および接合膜３５にはそれぞれ、同時にレーザ照射された第１レーザ照射疵７０が形成されている。さらに、本実施形態では、ベース基板２の法線方向から見て重り金属膜２１と重ならない位置のキャビティＣ内の接合膜３５には、第２レーザ照射疵７１が形成されている。なお後述するように、これらのレーザ照射疵７０，７１が形成されることで、キャビティＣ内の真空度が、それ以上向上しても直列共振抵抗値に大きな変動がない状態である一定レベル以上となっている。
【００４０】
これらのレーザ照射疵７０、７１は、重り金属膜２１（もしくは接合膜３５）にレーザを照射して、重り金属膜２１（もしくは接合膜３５）が蒸発して除去されることで形成される。例えば、重り金属膜２１（もしくは接合膜３５）の一点にレーザを照射（点照射）すると、レーザ照射疵７０、７１は椀状に形成される。またレーザを走査しながら点照射を短距離間隔で繰り返すと、レーザ照射疵７０、７１は溝状に形成される。
【００４１】
本実施形態では、第１レーザ照射疵７０は、重り金属膜２１および接合膜３５にそれぞれ、ベース基板２の法線方向で対向する位置に複数形成されている。さらに、第１レーザ照射疵７０は、重り金属膜２１のうちの微調膜２１ｂに形成されている。また、第１レーザ照射疵７０は、ベース基板２の法線方向から見て貫通電極３２，３３、引き回し電極３６，３７、および外部電極３８，３９のそれぞれと重ならない位置に形成されている。
また、第２レーザ照射疵７１は、圧電振動片４の基部１２に隣接する位置に形成されている。さらに、第２レーザ照射疵７１は、ベース基板２の法線方向から見て圧電振動片４、貫通電極３２，３３、引き回し電極３６，３７、および外部電極３８，３９と重ならない位置に形成されている。
【００４２】
（圧電振動子の製造方法）
次に、前述した圧電振動子１を製造する方法について、図８および図９を参照して説明する。なお、図９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（ベース基板）４０とリッド基板用ウエハ（リッド基板）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１を製造する。
【００４３】
はじめに、圧電振動片作製工程を行って図５〜図７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をレーザ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。
【００４４】
次に図９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）。
この工程では、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）。次いで、レーザ照射により活性化して周囲のガスを吸着し、かつ陽極接合可能な材料（例えばアルミニウム）を、リッド基板用ウエハ５０の接合面側の全域にわたってパターニングする接合膜形成工程を行う（Ｓ２３）。この時点で、第１のウエハ作製工程が終了する。
【００４５】
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）。
この工程では、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（Ｓ３２）。次いで、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、引き回し電極３６，３７を形成する引き回し電極形成工程（Ｓ３３）を行う。この時点で、第２のウエハ作製工程が終了する。
【００４６】
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。
【００４７】
圧電振動片４のマウントが終了した後、図９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Ｃ内に収容された状態となる。
【００４８】
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、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。
【００４９】
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、複数の圧電振動子１が互いに連結されてなるウエハ体６０形成され、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。
【００５０】
次に、ベース基板用ウエハ４０の法線方向から見て重り金属膜２１と重ならない位置のキャビティＣ内の接合膜３５をレーザ照射する予備ゲッタリング工程を行う（Ｓ７２）。なおレーザとして、次述するレーザ照射工程と同じＹＡＧレーザ等を採用することが可能である。また本実施形態では、リッド基板用ウエハ５０における凹部３ａの底面は非研磨面（擦りガラス状）となっており、リッド基板用ウエハ５０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ので、ベース基板用ウエハ４０の外側から（圧電振動子１の下面側から）レーザ照射を行う。
【００５１】
ここで、接合膜３５が、レーザ照射により活性化して周囲のガスを吸着しうる材料で形成されているので、レーザ照射により接合膜３５（例えばＡｌ）が蒸発すると、キャビティＣ内の酸素を吸収して金属酸化物（例えばＡｌ2Ｏ3）が生成される。したがって、接合膜３５をレーザ照射することでキャビティＣ内の酸素が消費され、キャビティＣ内の真空度を向上させることができる。
【００５２】
そして本実施形態では、キャビティＣ内の真空度が、次に行うレーザ照射工程を行うことで前述した一定レベルに向上される程度、向上されたと判定されるまで予備ゲッタリング工程を行う。なおこの判定は、例えば、一対の外部電極３８，３９に電圧を印加して圧電振動片４を振動させることで計測される直列共振抵抗値に基づいて行っても良く、また、接合膜３５においてレーザ照射された領域の大きさに基づいて行っても良い。
【００５３】
次に、微調膜２１ｂ（重り金属膜２１）および接合膜３５を同時にレーザ照射するレーザ照射工程を行う（Ｓ８０）。この際、ベース基板用ウエハ４０の外側からこのベース基板用ウエハ４０の法線方向に沿って、微調膜２１ｂおよび接合膜３５をレーザ照射する。
【００５４】
ここで本実施形態では、このレーザ照射工程において、キャビティＣ内に封止された個々の圧電振動片４の周波数が所定の範囲内に収められるように周波数の微調をする。
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。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、圧電振動片４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。
【００５５】
さらにこのレーザ照射工程においては、微調膜２１ｂと同時に接合膜３５もレーザ照射しているので、微調膜２１ｂをトリミングして圧電振動片４の周波数調整をするのと同時に、接合膜３５をゲッタリングしてキャビティＣ内の真空度を向上させることができる。
【００５６】
レーザ照射工程が終了した後、図９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（Ｓ９０）を行って個々の圧電振動子１に小片化した後に、予備ゲッタリング工程（Ｓ７２）およびレーザ照射工程（Ｓ８０）を行う工程順序でも構わない。但し、上述したように、予備ゲッタリング工程（Ｓ７２）およびレーザ照射工程（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。
【００５７】
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。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態に係る圧電振動子の製造方法によれば、レーザ照射工程時に、微調膜２１ｂおよび接合膜３５を同時にレーザ照射することで、微調膜２１ｂをトリミングして圧電振動片４の周波数調整をするのと同時に、接合膜３５をゲッタリングしてキャビティＣ内の真空度を向上させることができる。
また、接合膜３５が、レーザ照射により活性化して周囲のガスを吸着しうる材料で形成されているので、別途、ゲッター材を形成する必要がない。
以上より、圧電振動子１を効率良く製造することが可能になり、圧電振動子１の低コスト化を図ることができる。
【００５９】
また、予備ゲッタリング工程を備えているので、レーザ照射工程時に接合膜３５をゲッタリングすることでキャビティＣ内の真空度を向上させるのと相俟って、キャビティＣ内の真空度をさらに向上させることができる。
【００６０】
さらに、レーザ照射工程前に予備ゲッタリング工程を行うので、レーザ照射工程後に予備ゲッタリング工程を行う場合に比べて、圧電振動片４の周波数を高精度に調整することができる。
すなわち、予備ゲッタリング工程を行うときには、レーザ照射された接合膜３５が飛散して振動腕部１０、１１に付着することで、圧電振動片４の周波数が変化する場合がある。そのため、レーザ照射工程後に予備ゲッタリング工程を行う場合には、レーザ照射工程において調整された圧電振動片４の周波数が予備ゲッタリング工程を行うことで変化してしまうおそれがある。しかしながら、レーザ照射工程前に予備ゲッタリング工程を行うことで、予備ゲッタリング工程時に圧電振動片４の周波数が変化した場合であっても、その後、レーザ照射工程で周波数調整することが可能になり、圧電振動片４の周波数を高精度に調整することができる。
【００６１】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る圧電振動子を、図１０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、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。
本実施形態の圧電振動子８０では、第２レーザ照射疵８１は、ベース基板用ウエハ４０の法線方向から見て少なくとも振動腕部１０，１１の先端部に隣接する位置の接合膜３５に形成されている。なお図示の例では、第２レーザ照射疵８１は、圧電振動片４の基部１２に隣接する位置にも形成されている。
【００６２】
次に、前述した圧電振動子８０を製造する方法について説明すると、本実施形態では、レーザ照射工程は、ベース基板用ウエハ４０の法線方向から見て振動腕部１０、１１の先端部に隣接する位置の接合膜３５をレーザ照射する工程を備えている。これにより、レーザ照射工程において、接合膜３５を飛散させて振動腕部１０、１１の先端部上に付着させ、圧電振動片４の周波数を減少させることができる。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態に係る圧電振動子の製造方法によれば、レーザ照射工程時に、ベース基板用ウエハ４０の法線方向から見て振動腕部１０、１１の先端部に隣接する位置の接合膜３５をレーザ照射することで、圧電振動片４の周波数を減少させる方向に周波数調整することが可能になり、圧電振動子８０の歩留まりを向上させることができる。
すなわち、レーザ照射工程において、仮に微調膜２１ｂをトリミングすることで圧電振動片４の周波数を増加させすぎてしまった場合であっても、接合膜３５において振動腕部１０、１１の先端部に隣接する位置をレーザ照射することで、圧電振動片４の周波数を減少させる方向に周波数調整することが可能になる。これにより、従来では廃棄せざるを得ない程度、圧電振動片４の周波数が増加した圧電振動子８０であっても廃棄せずに済むので、圧電振動子８０の歩留まりを向上させることができる。
【００６４】
（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１１を参照しながら説明する。
なお、以下に示す各実施形態では、圧電振動子として第１実施形態に係る圧電振動子１を用いる場合を示しているが、第２実施形態に係る圧電振動子８０を用いても同様の作用効果を奏することができる。
【００６５】
本実施形態の発振器１００は、図１１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。
【００６６】
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。
【００６７】
そして本実施形態では、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のコストを低減することができる。
【００６８】
（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１２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。
【００６９】
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１２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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
そして本実施形態では、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のコストを低減することができる。
【００７７】
（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１３を参照して説明する。
本実施形態の電波時計１３０は、図１３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。
【００７８】
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（圧電振動片）１３８、１３９をそれぞれ備えている。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
そして本実施形態では、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のコストを低減することができる。
【００８２】
なお、本発明の技術的範囲は前記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種々の変更を加えることが可能である。
【００８３】
例えば、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ため、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のさら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。
【００８４】
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。
【００８５】
また、上記実施形態では、圧電振動子の製造方法において、予備ゲッタリング工程を備えているものとしたが、これに限られるものではなく、予備ゲッタリング工程を行わなくても良く、第２レーザ照射疵７１、８１が形成されていない圧電振動子１，８０であっても良い。さらに、予備ゲッタリング工程を備えている場合であっても、レーザ照射工程前に行わずにレーザ照射工程後に行っても良い。
【００８６】
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００８７】
Ｃ…キャビティ
１、８０…圧電振動子
２…ベース基板
３…リッド基板
４…圧電振動片
２１…重り金属膜
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…第１レーザ照射疵
７１、８１…第２レーザ照射疵
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
【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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