(57)【要約】【課題】周波数のばらつきを低減させることができる振動子の製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係る振動子の製造方法は、振動片を基板上に接合材を用いて搭載する工程Ｓ１と、接合材および振動片を第１温度で加熱処理する工程Ｓ４と、第１温度で加熱処理する工程Ｓ４の後に、振動片の周波数を調整する工程Ｓ５と、周波数を調整する工程Ｓ５の後に、接合材および振動片を第２温度で加熱処理する工程Ｓ６と、を含み、第２温度は、第１温度よりも低く、第１温度と第２温度との差は、１５℃以上である。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動片を基板に接合材を用いて搭載する工程と、
前記接合材および前記振動片を第１温度で加熱処理する工程と、
前記第１温度で加熱処理する工程の後に、前記振動片の周波数を調整する工程と、
前記周波数を調整する工程の後に、前記接合材および前記振動片を第２温度で加熱処理する工程と、
を含み、
前記第２温度は前記第１温度よりも低く、
前記第１温度と前記第２温度との差は１５℃以上である、振動子の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１温度は、２１５℃以上３２０℃以下であり、
前記第２温度は、２００℃以上である、振動子の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第１温度と前記第２温度との差は、３０℃以上である、振動子の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、
前記第２温度は、２３０℃以上である、振動子の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記第１温度で加熱処理する工程の前に、前記接合材を加熱処理して、前記接合材を硬化させる工程を含む、振動子の製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、
前記振動片は、水晶基板と、励振電極と、を含み、
前記励振電極は、前記水晶基板上に形成された第１層と、前記第１層上に形成された第２層と、を有し、
前記第１層は、チタン、バナジウム、クロム、ニオブ、タンタル、ハフニウム、モリブデン、ニッケル、ジルコニウム、銀、アルミニウム、またはこれらを主成分とする合金である、振動子の製造方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記第２層は、金、白金、またはこれらを主成分とする合金である、振動子の製造方法。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項において、
前記接合材は、シリコーン系の導電性接着剤である、振動子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、パッケージ内に水晶を用いた振動片を収容して製造された振動子が知られている。このような振動子は、例えば、種々の電子機器の基準周波数源や発振源などとして広く用いられている。特に、ＡＴカットと呼ばれるカット角で切り出された水晶基板を用いた振動片を備えた振動子は、携帯電話等の移動体通信機器などにも広く利用されている。
【０００３】
このような振動子の製造方法として、例えば、特許文献１には、導電性接着材を硬化させるための第１アニール工程と、第１アニール工程では十分に除去できなかった導電性接着剤のアウトガス成分の排出および振動片の応力歪みの解消を行う第２アニール工程と、振動子の周波数を調整する周波数調整工程と、導電性接着剤のアウトガス成分の排出および振動片の応力歪みの解消を行う第３アニール工程と、を含む振動子の製造方法が開示されている。
【０００４】
特許文献１に開示された振動子の製造方法によれば、上記のようにアニール回数を増やすことにより、導電性接着剤から発生したアウトガス成分が振動片に付着して周波数の安定性を阻害させたり、振動片に内在する応力歪みが十分に解消されずにエージング特性の不安定化を招くといった不具合を解消して、振動子の各種特性を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３３６３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された振動子の製造方法では、振動子の周波数調整工程の後に行われる第３アニール工程において、振動片の励振電極の下地電極層を構成しているクロム等が熱により拡散して、主電極層を構成している金の表面に析出する場合がある。例えばクロムが金の表面に析出すると、析出したクロムの酸化や水酸化により質量が変化して、振動子の周波数が変動してしまうという問題があった。
【０００７】
図１７は、従来の振動子の各製造工程における励振電極の状態を模式的に示す断面図である。図１７（Ａ）は、初期状態における励振電極を表している。図１７（Ｂ）は、第２アニール工程における励振電極の状態を表している。図１７（Ｃ）は、周波数調整工程における励振電極の状態を表している。図１７（Ｄ）は、第３アニール工程における励振電極の状態を表している。以下では、励振電極が、下地層（下地電極層）２がクロムで構成され、上層（主電極層）４が金で構成されている場合について説明する。
【０００８】
図１７（Ａ）に示すように、励振電極は、水晶基板側から下地層２、上層４の順で積層されて形成されている。
【０００９】
図１７（Ｂ）に示すように、第２アニール工程では、熱により下地層２中のクロムが上層４中に拡散して上層４の表面に酸化クロム層６が形成される。そのため、酸素の分だけ振動片の質量が増加する。
【００１０】
図１７（Ｃ）に示すように、周波数調整工程では、イオンレーザー等を照射するイオンミリングにより、酸化クロム層６、および上層４の一部が除去されて振動片の質量が変化し、振動子の周波数が調整される。
【００１１】
図１７（Ｄ）に示すように、第３アニール工程において、第２アニール工程と同じ温度またはそれ以上の温度の熱が加わると、再び下地層２中のクロムが上層４中に拡散して上層４の表面に酸化クロム層６が形成される。これにより、第３アニール工程において、酸素の分だけ振動片の質量が増加し、振動子の周波数が変動してしまう。
【００１２】
このように、従来の振動子の製造方法では、周波数調整工程の後の第３アニール工程において振動片の質量が増加して振動子の周波数が変動してしまうため、製造された振動子の周波数のばらつきが大きいという問題があった。
【００１３】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、周波数のばらつきを低減させることができる振動子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。
【００１５】
［適用例１］
本適用例に係る振動子の製造方法は、
振動片を基板に接合材を用いて搭載する工程と、
前記接合材および前記振動片を第１温度で加熱処理する工程と、
前記第１温度で加熱処理する工程の後に、前記振動片の周波数を調整する工程と、
前記周波数を調整する工程の後に、前記接合材および前記振動片を第２温度で加熱処理する工程と、
を含み、
前記第２温度は前記第１温度よりも低く、
前記第１温度と前記第２温度との差は１５℃以上である。
【００１６】
このような振動子の製造方法では、第２温度が第１温度よりも低く、第１温度と第２温度との差が１５℃以上であるため、後述するように、第２温度で加熱処理する工程における振動子の周波数の変動を低減させることができる。したがって、このような振動子の製造方法によれば、周波数のばらつきを低減させることができる。
【００１７】
［適用例２］
本適用例に係る振動子の製造方法において、
前記第１温度は、２１５℃以上３２０℃以下であり、
前記第２温度は、２００℃以上であってもよい。
【００１８】
このような振動子の製造方法では、後述するように、周波数のばらつきを低減させることができ、かつ、優れたエージング特性を有する振動子を得ることができる。
【００１９】
［適用例３］
本適用例に係る振動子の製造方法において、
前記第１温度と前記第２温度との差は、３０℃以上であってもよい。
【００２０】
このような振動子の製造方法では、後述するように、周波数のばらつきを、より低減さ
せることができる。
【００２１】
［適用例４］
本適用例に係る振動子の製造方法において、
前記第２温度は、２３０℃以上であってもよい。
【００２２】
このような振動子の製造方法では、より優れたエージング特性を有する振動子を得ることができる。
【００２３】
［適用例５］
本適用例に係る振動子の製造方法において、
前記第１温度で加熱処理する工程の前に、前記接合材を加熱処理して、前記接合材を硬化させる工程を含んでいてもよい。
【００２４】
このような振動子の製造方法では、周波数のばらつきを低減させることができる。
【００２５】
［適用例６］
本適用例に係る振動子の製造方法において、
前記振動片は、水晶基板と、励振電極と、を含み、
前記励振電極は、前記水晶基板上に形成された第１層と、前記第１層上に形成された第２層と、を有し、
前記第１層は、チタン、バナジウム、クロム、ニオブ、タンタル、ハフニウム、モリブデン、ニッケル、ジルコニウム、銀、アルミニウム、またはこれらを主成分とする合金であってもよい。
【００２６】
このような振動子の製造方法では、第２温度で加熱処理する工程において、励振電極の第１層を構成する材料の拡散を低減させることができ、第１層を構成する材料の酸化や水酸化等による質量の変化を低減させることができる。そのため、第２温度で加熱処理する工程における振動子の周波数の変動を低減させることができる。したがって、このような振動子の製造方法によれば、周波数のばらつきを低減させることができる。
【００２７】
［適用例７］
本適用例に係る振動子の製造方法において、
前記第２層は、金、白金、またはこれらを主成分とする合金であってもよい。
【００２８】
このような振動子の製造方法では、周波数のばらつきを低減させることができる。
【００２９】
［適用例８］
本適用例に係る振動子の製造方法において、
前記接合材は、シリコーン系の導電性接着剤であってもよい。
【００３０】
このような振動子の製造方法では、第１温度で加熱処理する工程において、導電性接着剤の状態変化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１（Ａ）は本実施形態に係る振動子を模式的に示す断面図であり、図１（Ｂ）は本実施形態に係る振動子を模式的に示す平面図である。
【図２】本実施形態に係る振動子の振動片を模式的に示す斜視図。
【図３】本実施形態に係る振動子の振動片を模式的に示す平面図。
【図４】本実施形態に係る振動子の振動片を模式的に示す断面図。
【図５】本実施形態に係る振動子の振動片を模式的に示す断面図。
【図６】ＡＴカット水晶基板を模式的に示す斜視図。
【図７】本実施形態に係る振動子の振動片を模式的に示す断面図。
【図８】本実施形態に係る振動子の励振電極を模式的に示す断面図。
【図９】本実施形態に係る振動子の製造方法の一例を示すフローチャート。
【図１０】本実施形態に係る振動子の製造工程を模式的に示す断面図。
【図１１】アニール工程におけるアニール炉内の温度変化の一例を示すグラフ。
【図１２】振動子の各製造工程における励振電極を模式的に示す断面図。
【図１３】アニール温度と振動子の周波数の経時変化との関係を示すグラフ。
【図１４】第２アニール工程のアニール温度と第３アニール工程のアニール温度の差と、第３アニール工程の前後での周波数変動量と、の関係を示すグラフ。
【図１５】シリコーン系導電性接着剤の熱重量分析の結果を示すグラフ。
【図１６】第１実験例、第２実験例、および第３実験例の結果をまとめた表。
【図１７】従来の振動子の各製造工程における励振電極を模式的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００３３】
１．  振動子
まず、本実施形態に係る振動子の製造方法の実施の対象となる振動子について、図面を参照しながら説明する。図１（Ａ）は、本実施形態に係る振動子１００を模式的に示す断面図である。図１（Ｂ）は、本実施形態に係る振動子１００を模式的に示す平面図である。なお、図１（Ａ）は、図１（Ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００３４】
振動子１００は、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、振動片１０２と、パッケージ１１０と、を備える。以下、振動片１０２、およびパッケージ１１０について詳細に説明する。
【００３５】
（１）振動片
図２は、振動片１０２を模式的に示す斜視図である。図３は、振動片１０２を模式的に示す平面図である。図４は、振動片１０２を模式的に示す図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。図５は、振動片１０２を模式的に示す図３のＶ−Ｖ線断面図である。
【００３６】
振動片１０２は、図２〜図５に示すように、水晶基板１０と、励振電極２０ａ，２０ｂと、を含む。
【００３７】
水晶基板１０は、ＡＴカット水晶基板からなる。ここで、図６は、ＡＴカット水晶基板１０１を模式的に示す斜視図である。
【００３８】
水晶等の圧電材料は、一般的に三方晶系であり、図６に示すような結晶軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を有する。Ｘ軸は電気軸であり、Ｙ軸は機械軸であり、Ｚ軸は光学軸である。水晶基板１０１は、ＸＺ平面（Ｘ軸およびＺ軸を含む平面）を、Ｘ軸周りに角度θだけ回転させた平面に沿って、圧電材料（例えば、人工水晶）から切り出された、いわゆる回転Ｙカット水晶基板の平板である。なお、Ｙ軸およびＺ軸もＸ軸周りにθ回転させて、それぞれＹ´軸およびＺ´軸とする。水晶基板１０１は、Ｘ軸とＺ´軸とを含む平面を主面とし、Ｙ´軸に沿った方向を厚さとする基板である。ここで、θ＝３５°１５′としたとき、水晶基板１０１はＡＴカット水晶基板となる。したがって、ＡＴカット水晶基板１０１は、Ｙ´
軸に直交するＸＺ´面（Ｘ軸およびＺ´軸を含む面）が主面（振動部の主面）となり、厚みすべり振動を主振動として振動することができる。このＡＴカット水晶基板１０１を加工して、水晶基板１０を得ることができる。
【００３９】
水晶基板１０は、図６に示すように水晶の結晶軸である、電気軸としてのＸ軸と、機械軸としてのＹ軸と、光学軸としてのＺ軸と、からなる直交座標系のＸ軸を回転軸として、Ｚ軸を−Ｙ方向へ＋Ｚ側が回転するように傾けた軸をＺ´軸とし、Ｙ軸をＺ軸の＋Ｚ方向へ＋Ｙ側が回転するように傾けた軸をＹ´軸とし、Ｘ軸およびＺ´軸を含む面を主面とし、Ｙ´軸に沿った方向を厚さとするＡＴカット水晶基板からなる。なお、図２〜図５および以下に示す図７では、互いに直交する、Ｘ軸、Ｙ´軸、およびＺ´軸を図示している。
【００４０】
なお、水晶基板１０は、ＡＴカット水晶基板１０１に限定されず、厚みすべり振動を励振するＳＣカット水晶基板、ＢＴカット水晶基板等の他の圧電基板であってもよい。
【００４１】
水晶基板１０は、例えば、Ｙ´軸方向を厚さ方向とし、Ｙ´軸方向からの平面視で（以下、単に「平面視で」ともいう）、Ｘ軸方向を長辺とし、Ｚ´軸方向を短辺とする矩形の形状を有している。水晶基板１０は、周辺部１２と、振動部１４と、を有している。
【００４２】
周辺部１２は、振動部１４の周辺に設けられている。周辺部１２は、振動部１４の外縁に沿って設けられている。周辺部１２は、振動部１４よりも厚さが小さい。
【００４３】
振動部１４は、平面視で、周辺部１２に囲まれており、周辺部１２よりも厚さが大きい。振動部１４は、Ｘ軸に沿う辺とＺ´軸に沿う辺とを有している。具体的には、振動部１４は、平面視で、Ｘ軸方向を長辺とし、Ｚ´軸方向を短辺とする矩形の形状を有している。振動部１４は、第１部分１５と、第２部分１６と、を有している。
【００４４】
振動部１４の第１部分１５は、第２部分１６よりも厚さが大きい。図示の例では、第１部分１５は、厚さｔ１を有する部分である。第１部分１５は、平面視で、四角形の形状を有している。
【００４５】
振動部１４の第２部分１６は、第１部分１５よりも厚さが小さい。図示の例では、第２部分１６は、厚さｔ２を有する部分である。第２部分１６は、第１部分１５の＋Ｘ軸方向および−Ｘ軸方向に設けられている。すなわち、第１部分１５は、Ｘ軸方向において第２部分１６に挟まれている。上記のように、振動部１４は、厚さの異なる２種類の部分１５，１６を有しており、振動片１０２は、２段型のメサ構造を有している。
【００４６】
振動部１４は、厚みすべり振動を主振動として振動することができる。振動部１４が２段型のメサ構造であることによって、振動片１０２は、エネルギー閉じ込め効果を有することができる。なお、「厚みすべり振動」とは、水晶基板の変位方向が水晶基板の主面に平行（図示の例では水晶基板の変位方向がＸ軸方向）で、波の伝搬方向が板の厚さ方向の振動のことである。
【００４７】
振動部１４は、周辺部１２よりも＋Ｙ´軸方向に突出している第１凸部１７と、周辺部１２よりも−Ｙ´軸方向に突出している第２凸部１８と、を有している。例えば、凸部１７，１８の形状は、同じであり、凸部１７，１８の大きさは、同じである。凸部１７，１８は、第１部分１５および第２部分１６を含んで構成されている。
【００４８】
第１凸部１７の＋Ｘ軸方向の側面１７ａおよび−Ｘ軸方向の側面１７ｂ、および第２凸部１８の＋Ｘ軸方向の側面１８ａおよび−Ｘ軸方向の側面１８ｂには、例えば、図５に示すように、第１部分１５の厚さと第２部分１６の厚さとの差や第２部分１６の厚さと周辺
部１２との厚さとの差によって、２つの段差が設けられている。
【００４９】
第１凸部１７の＋Ｚ´軸方向の側面１７ｃは、例えば、図４に示すように、Ｘ軸およびＺ´軸を含む面に対して垂直な面である。第１凸部１７の−Ｚ´軸方向の側面１７ｄは、例えば、Ｘ軸およびＺ´軸を含む平面に対して、傾斜した面である。
【００５０】
第２凸部１８の＋Ｚ´軸方向の側面１８ｃは、例えば、図４に示すように、Ｘ軸およびＺ´軸を含む平面に対して、傾斜した面である。第２凸部１８の−Ｚ´軸方向の側面１８ｄは、Ｘ軸およびＺ´軸を含む面に対して垂直な面である。
【００５１】
第１凸部１７の側面１７ｄおよび第２凸部１８の側面１８ｃは、例えば、フッ酸を含む溶液をエッチング液としてＡＴカット水晶基板をエッチング加工した場合に、水晶結晶のｍ面が露出することによって、Ｘ軸およびＺ´軸を含む平面に対して、傾斜した面となる。なお、図示はしないが、水晶基板１０の、側面１７ｄ，１８ｃ以外の−Ｚ´方向の側面についても、水晶結晶のｍ面が露出することによって、Ｘ軸およびＺ´軸を含む平面に対して、傾斜した面となっていてもよい。
【００５２】
また、図７に示すように、側面１７ｄ，１８ｃは、Ｘ軸およびＺ´軸を含む平面に対して、垂直な面であってもよい。例えば、レーザーによってＡＴカット水晶基板を加工したり、ドライエッチングによってＡＴカット水晶基板をエッチング加工したりすることにより、側面１７ｄおよび側面１８ｃを、Ｘ軸およびＺ´軸を含む平面に対して、垂直な面とすることができる。なお、便宜上、図２では、側面１７ｄ，１８ｃは、Ｘ軸およびＺ´軸を含む平面に対して、垂直な面である場合を図示している。
【００５３】
第１励振電極２０ａおよび第２励振電極２０ｂは、振動部１４に平面視で重なるように設けられている。図示の例では、励振電極２０ａ，２０ｂは、さらに周辺部１２にも設けられている。励振電極２０ａ，２０ｂの平面形状（Ｙ´軸方向からみた形状）は、例えば、矩形である。振動部１４は、平面視で、励振電極２０ａ，２０ｂの外縁の内側に設けられている。すなわち、平面視で、励振電極２０ａ，２０ｂの面積は、振動部１４の面積よりも大きい。励振電極２０ａ，２０ｂは、振動部１４に電圧を印加するための電極である。
【００５４】
第１励振電極２０ａは、第１引出電極２２ａを介して、第１電極パッド２４ａと接続されている。第２励振電極２０ｂは、第２引出電極２２ｂを介して、第２電極パッド２４ｂと接続されている。電極パッド２４ａ，２４ｂは、周辺部１２の＋Ｘ軸方向側に設けられている。
【００５５】
図８は、第１励振電極２０ａを模式的に示す断面図である。第１励振電極２０ａは、図８に示すように、下地層（第１層）２１ａと、上層（第２層）２１ｂと、を有している。
【００５６】
下地層２１ａは、水晶基板１０上に形成されている。下地層２１ａは、例えば、水晶基板１０に対して密着性を有する材料で形成されている。下地層２１ａの材質は、例えば、Ｔｉ（チタン）、Ｖ（バナジウム）、Ｃｒ（クロム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ａｇ（銀）、Ａｌ（アルミニウム）等である。また、下地層２１ａの材質は、例えば、これらの金属のいずれか１種を主成分とする合金であってもよい。下地層２１ａの材質がこれらの金属を主成分とする合金である場合、副成分は、例えば、主成分以外の金属や、非金属（例えば、Ｓｉ（ケイ素）、Ｃ（炭素）、Ｂ（ホウ素）等）である。下地層２１ａの厚さは、例えば、３ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。
【００５７】
上層２１ｂは、下地層２１ａ上に形成されている。上層２１ｂは、例えば、電気伝導性が高い材料で形成されている。具体的には、上層２１ｂの材質は、例えば、Ａｕ（金）、Ｐｔ（白金）等の貴金属元素である。また、上層２１ｂの材質は、例えば、これらの金属のいずれか１種を主成分とする合金であってもよい。上層２１ｂの材質がこれらの金属を主成分とする合金である場合、副成分は、例えば、主成分以外の金属や、非金属（例えば、Ｓｉ（ケイ素）、Ｃ（炭素）、Ｂ（ホウ素）等）である。上層２１ｂの厚さは、例えば、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。
【００５８】
第２励振電極２０ｂ、引出電極２２ａ，２２ｂ、および電極パッド２４ａ，２４ｂは、上述した第１励振電極２０ａと同じ構造を有している。すなわち、第２励振電極２０ｂ、引出電極２２ａ，２２ｂ、および電極パッド２４ａ，２４ｂは、下地層２１ａおよび上層２１ｂを有している。
【００５９】
なお、上記では、平面視で、励振電極２０ａ，２０ｂの面積は、振動部１４の面積よりも大きい例について説明したが、平面視で励振電極２０ａ，２０ｂの面積は、振動部１４の面積よりも小さくてもよい。この場合、励振電極２０ａ，２０ｂは、平面視で、振動部１４の外縁の内側に設けられている。
【００６０】
また、上記では、振動部１４が厚さの異なる２種類の部分１５，１６を有する２段型のメサ構造について説明したが、振動片１０２のメサ構造の段数は、特に限定されない。例えば振動片１０２は、振動部が厚さの異なる３種類の部分を有する３段型のメサ構造であってもよいし、振動部が厚さの異なる部分を有していない１段型のメサ構造であってもよい。また、振動片１０２は、メサ型に限定されず、例えば、水晶基板１０が均一な厚さであってもよいし、ベベル構造や、コンベックス構造であってもよい。
【００６１】
また、上記では、第１凸部１７の側面１７ｃ，１７ｄ、および第２凸部１８の側面１８ｃ，１８ｄには、第１部分１５の厚さと第２部分１６の厚さとの差による段差が設けられていない例について説明したが、振動片１０２は、側面１７ｃ，１７ｄ，１８ｃ，１８ｄに段差が設けられていてもよい。
【００６２】
また、上記では、周辺部１２よりも＋Ｙ´軸方向に突出している第１凸部１７と、周辺部１２よりも−Ｙ´軸方向に突出している第２凸部１８と、を有している例について説明したが、振動片１０２は、いずれか一方の凸部のみを有していてもよい。
【００６３】
（２）パッケージ
パッケージ１１０は、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、上面に開放する凹部１１１を有する箱状のベース（基板）１１２と、凹部１１１の開口を塞ぐようにベース１１２に接合されている板状のリッド１１４と、を有している。なお、図１（Ｂ）では、便宜上、リッド１１４およびシールリング１１３の図示を省略している。
【００６４】
このようなパッケージ１１０は、凹部１１１がリッド１１４にて塞がれることにより形成された収納空間を有しており、該収納空間に、振動片１０２が気密的に収納、設置されている。すなわち、パッケージ１１０には、振動片１０２が収容されている。
【００６５】
なお、振動片１０２が収容される収納空間（凹部１１１）内は、例えば、減圧状態（真空状態）となっていてもよいし、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入されていてもよい。これにより、振動片１０２の振動特性が向上する。
【００６６】
ベース１１２の材質は、例えば、酸化アルミニウム等の各種セラミックスである。リッド１１４の材質は、例えば、ベース１１２の材質と線膨張係数が近似する材質である。具
体的には、ベース１１２の材質がセラミックスである場合には、リッド１１４の材質は、コバール等の合金である。
【００６７】
パッケージ１１０の凹部１１１の底面には、第１接続端子１３０および第２接続端子１３２が設けられている。第１接続端子１３０は、振動片１０２の第１電極パッド２４ａと対向して設けられている。第２接続端子１３２は、振動片１０２の第２電極パッド２４ｂと対向して設けられている。接続端子１３０，１３２は、導電性固定部材（接合材）１３４を介して、それぞれ電極パッド２４ａ，２４ｂと電気的に接続されている。
【００６８】
パッケージ１１０の底面には、第１外部端子１４０および第２外部端子１４２が設けられている。第１外部端子１４０は、例えば平面視で、第１接続端子１３０と重なる位置に設けられている。第２外部端子１４２は、例えば平面視で、第２接続端子１３２と重なる位置に設けられている。第１外部端子１４０は、図示しないビアを介して、第１接続端子１３０と電気的に接続されている。第２外部端子１４２は、図示しないビアを介して、第２接続端子１３２と電気的に接続されている。
【００６９】
接続端子１３０，１３２および外部端子１４０，１４２としては、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）などのメタライズ層（下地層）に、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）などの各被膜を積層した金属被膜を用いる。導電性固定部材１３４としては、例えば、半田、銀ペースト、導電性接着剤（樹脂材料中に金属粒子（例えばＡｇ粒子）などの導電性フィラーを分散させた接着剤）などを用いる。導電性固定部材１３４として用いられる導電性接着剤としては、例えば、シリコーン系の導電性接着剤を用いることができる。
【００７０】
２．  振動子の製造方法
次に、本実施形態に係る振動子の製造方法について説明する。図９は、本実施形態に係る振動子の製造方法の一例を示すフローチャートである。図１０は、本実施形態に係る振動子の製造工程を模式的に示す断面図である。
【００７１】
まず、図１０に示すように、振動片１０２を、ベース１１２に搭載する（振動片搭載工程Ｓ１）。
【００７２】
具体的には、導電性接着剤（接合材）１３４ａを用いて、振動片１０２をベース１１２に設けられた接続端子１３０，１３２上に固定する。
【００７３】
その後、所定の温度（１８０℃程度）の温度雰囲気中で導電性接着剤１３４ａを乾燥させることにより、導電性接着剤１３４ａの溶剤を気化させる。
【００７４】
次に、導電性接着剤１３４ａを加熱処理する（第１アニール工程Ｓ２）。
【００７５】
例えば、振動片１０２が搭載されたベース１１２をアニール炉（図示せず）内に導入し、導電性接着剤１３４ａに対して、２００℃〜３００℃程度のピーク加熱温度によりアニールを行う。第１アニール工程Ｓ２では、例えば、ピーク加熱温度での２時間の加熱を含んだ４時間のアニールを行う。第１アニール工程Ｓ２において、導電性接着剤１３４ａを硬化させて導電性固定部材１３４を形成することができる。
【００７６】
ここで、第１アニール工程Ｓ２において、真空雰囲気でアニールを行ってもよい。真空雰囲気でアニールを行うことにより、励振電極２０ａ，２０ｂの酸化の程度を低減させることができる。これにより、エージング特性の悪化を抑制することができる。このことは、後述する第２アニール工程Ｓ４および第３アニール工程Ｓ６においても同様である。
【００７７】
次に、所定の温度まで、振動片１０２および導電性固定部材１３４を冷却し、アニール炉を開放して換気する（換気工程Ｓ３）。
【００７８】
次に、導電性固定部材１３４および振動片１０２を加熱処理する（第２アニール工程Ｓ４）。
【００７９】
例えば、振動片１０２が搭載されたベース１１２をアニール炉内に導入し、振動片１０２および導電性固定部材１３４に対して加熱処理を行う。第２アニール工程Ｓ４において、第１アニール工程Ｓ２では十分に除去できなかった導電性固定部材１３４中のアウトガス成分の排出と、振動片１０２に付着したアウトガス成分の除去と、を行うとともに、第１アニール工程Ｓ２では完全に解消させることができなかった振動片１０２の応力歪みを低減させることができる。第２アニール工程Ｓ４におけるアニール条件については後述する。
【００８０】
次に、振動片１０２（振動子１００）の周波数調整を行う（周波数調整工程Ｓ５）。
【００８１】
例えば、図示はしないが、測定装置のプローブを励振電極２０ａ，２０ｂに電気的に接続された外部端子１４０，１４２や、モニター電極（図示せず）等に当接させることにより、振動片１０２を励振させ、出力される周波数を測定する。そして、測定された周波数と、所望の周波数と、の間に周波数差がある場合には、イオンレーザー等を照射して励振電極２０ａ，２０ｂの一部をエッチング（イオンミリング）して質量を減少させることで周波数調整を行う。
【００８２】
次に、導電性固定部材１３４および振動片１０２を加熱処理する（第３アニール工程Ｓ６）。
【００８３】
例えば、振動片１０２が搭載されたベース１１２をアニール炉内に導入し、振動片１０２および導電性固定部材１３４に対して加熱処理を行う。第３アニール工程Ｓ６によって、第１アニール工程Ｓ２および第２アニール工程Ｓ４によっては十分に除去できなかった導電性固定部材１３４中のアウトガス成分の排出と、振動片１０２に付着したアウトガス成分の除去と、を行うとともに、第１アニール工程Ｓ２および第２アニール工程Ｓ４では、完全に解消させることができなかった振動片１０２の応力歪みを低減させることができる。さらに、周波数調整工程Ｓ５で新たに加わった振動片１０２の応力歪みを低減させることができる。第３アニール工程Ｓ６におけるアニール条件については後述する。
【００８４】
次に、図１（Ａ）に示すように、ベース１１２にリッド１１４を接合して、ベース１１２の凹部１１１を封止する（封止工程Ｓ７）。これにより、パッケージ１１０の収納空間（凹部１１１）に振動片１０２を収容することができる。ベース１１２とリッド１１４の接合は、ベース１１２上にシールリング１１３を設け、シールリング１１３上にリッド１１４を載置して、例えば抵抗溶接機を用いて、ベース１１２にシールリング１１３を溶接することによって行われる。なお、ベース１１２とリッド１１４の接合は、特に限定されず、接着剤を用いて行われてもよいし、シーム溶接によって行われてもよい。
【００８５】
次に、振動子１００の特性を検査する（検査工程Ｓ８）。
【００８６】
例えば、図示はしないが、測定装置のプローブを励振電極２０ａ，２０ｂに電気的に接続された外部端子１４０，１４２や、モニター電極（図示せず）等に当接させることにより、振動子１００の特性（ＤＬＤ（Ｄｒｉｖｅ  Ｌｅｖｅｌ  Ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ）特性等）を測定する。
【００８７】
以上の工程により、振動子１００を製造することができる。
【００８８】
次に、第２アニール工程Ｓ４および第３アニール工程Ｓ６のアニール条件について説明する。
【００８９】
第３アニール工程Ｓ６におけるアニール温度（以下「第３アニール温度」ともいう）は、第２アニール工程Ｓ４におけるアニール温度（以下「第２アニール温度」ともいう）よりも低い。第２アニール温度と第３アニール温度との差は、１５℃以上であり、より望ましくは３０℃以上である。
【００９０】
また、第２アニール温度は、例えば、３２０℃以下である。また、第３アニール温度は、例えば、２００℃以上であり、より望ましくは２３０℃以上である。
【００９１】
すなわち、例えば、第２アニール温度と第３アニール温度との差が１５℃以上であり、第３アニール温度が２００℃以上である場合、上記条件を満たす第２アニール温度は、２１５℃以上３２０℃以下の範囲である。
【００９２】
また、例えば、第２アニール温度と第３アニール温度との差が１５℃以上であり、第３アニール温度が２３０℃以上である場合、上記条件を満たす第２アニール温度は、２４５℃以上３２０℃以下の範囲である。また、例えば、第２アニール温度と第３アニール温度との差が３０℃以上であり、第３アニール温度が２００℃以上である場合、上記条件を満たす第２アニール温度は、２３０℃以上３２０℃以下の範囲である。また、例えば、第２アニール温度と第３アニール温度との差が３０℃以上であり、第３アニール温度が２３０℃以上である場合、上記条件を満たす第２アニール温度は、２６０℃以上３２０℃以下の範囲である。
【００９３】
また、第２アニール工程Ｓ４および第３アニール工程Ｓ６におけるアニール時間は、例えば、１時間以上１０時間以下である。第２アニール工程Ｓ４および第３アニール工程Ｓ６におけるアニール時間は、例えば、２時間である。なお、第２アニール工程Ｓ４におけるアニール時間と第３アニール工程Ｓ６におけるアニール時間は同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、第２アニール工程Ｓ４における真空度および第３アニール工程Ｓ６における真空度は、例えば、１０−５Ｐａ以上１０−１Ｐａ以下である。
【００９４】
図１１は、アニール工程Ｓ４，Ｓ６におけるアニール炉内の温度変化の一例を示すグラフである。図１１に示すように、アニール工程Ｓ４，Ｓ６では、まず、設定された温度（アニール温度）よりも高い温度までアニール炉内の温度を上昇させた後に、アニール炉内の温度を所定時間、一定に保つ。その後、アニール炉内を、所定の温度（例えば室温）まで冷却する。ここでは、アニール炉内の温度が一定に保たれる温度をアニール温度といい、アニール温度に保たれる時間をアニール時間という。
【００９５】
本実施形態に係る振動子１００の製造方法は、例えば、以下の特徴を有する。
【００９６】
本実施形態に係る振動子１００の製造方法では、第３アニール工程Ｓ６におけるアニール温度は、第２アニール工程Ｓ４におけるアニール温度よりも低い。これにより、第３アニール工程Ｓ６において、励振電極２０ａ，２０ｂの下地層２１ａを構成する材料の拡散を低減させることができ、当該材料の酸化や水酸化等による質量の変化を低減させることができる。したがって、第３アニール工程Ｓ６における振動子１００の周波数の変動を低減させることができる。以下、この効果について詳細に説明する。
【００９７】
図１２は、本実施形態に係る振動子１００の各製造工程における第１励振電極２０ａの状態を模式的に示す断面図である。なお、図１２（Ａ）は、初期状態における第１励振電極２０ａの状態を表している。図１２（Ｂ）は、第２アニール工程Ｓ４における第１励振電極２０ａの状態を表している。図１２（Ｃ）は、周波数調整工程Ｓ５における第１励振電極２０ａの状態を表している。図１２（Ｄ）は、第３アニール工程Ｓ６における第１励振電極２０ａの状態を表している。以下では、第１励振電極２０ａが、下地層２１ａがクロムで構成され、上層２１ｂが金で構成されている場合について説明する。
【００９８】
図１２（Ａ）に示すように、第１励振電極２０ａは、水晶基板１０側から下地層２１ａ、上層２１ｂの順で積層されて形成されている。
【００９９】
図１２（Ｂ）に示すように、第２アニール工程Ｓ４では、熱により下地層２１ａを構成するクロムが上層２１ｂ中を拡散して上層２１ｂの表面に酸化クロム層２１ｃが形成される。そのため、酸素の分だけ振動片の質量が増加する。
【０１００】
図１２（Ｃ）に示すように、周波数調整工程Ｓ５では、イオンレーザー等を照射するイオンミリングにより、酸化クロム層２１ｃ、および上層２１ｂの一部が除去されて、振動子の周波数が調整される。
【０１０１】
ここで、第３アニール工程Ｓ６におけるアニール温度は、第２アニール工程Ｓ４におけるアニール温度よりも低いため、図１２（Ｄ）に示すように、第３アニール工程Ｓ６では、下地層２１ａを構成するクロムの拡散を低減させることができ、クロムの酸化や水酸化による質量の変化を低減させることができる。したがって、第３アニール工程Ｓ６における振動子の周波数の変動を低減させることができる。
【０１０２】
このように、本実施形態に係る振動子１００の製造方法では、下地層２１ａを構成する材料の酸化や水酸化等による質量の変化を低減させて振動子１００の周波数の変動を低減させることができる。そのため、本実施形態に係る振動子１００の製造方法は、特に、質量の変化に対する感度が高い、３０ＭＨｚ以上の高周波の振動子に有効である。
【０１０３】
本実施形態に係る振動子１００の製造方法では、第２アニール工程Ｓ４におけるアニール温度と第３アニール工程Ｓ６におけるアニール温度との差は、１５℃以上である。これにより、周波数調整工程Ｓ５の前後での振動子１００の周波数の変動を低減させることができる。さらに、第２アニール工程Ｓ４におけるアニール温度と第３アニール工程Ｓ６におけるアニール温度との差は、３０℃以上であってもよい。これにより、周波数調整工程Ｓ５の前後での振動子１００の周波数の変動を、より低減させることができる（後述する「３．２．第２実験例」参照）。
【０１０４】
本実施形態に係る振動子１００の製造方法では、第２アニール工程Ｓ４におけるアニール温度は、３２０℃以下である。これにより、導電性固定部材１３４の状態変化を抑制することができる（後述する「３．３．第３実験例」参照）。
【０１０５】
本実施形態に係る振動子１００の製造方法では、第３アニール工程Ｓ６におけるアニール温度は、２００℃以上である。これにより、優れたエージング特性を有する振動子を得ることができる。さらに、第３アニール工程Ｓ６におけるアニール温度は、２３０℃以上である。これにより、より優れたエージング特性を有する振動子を得ることができる（後述する「３．１．第１実験例」参照）。
【０１０６】
よって、本実施形態に係る振動子１００の製造方法によれば、周波数のばらつきを低減させることができ、かつ、優れたエージング特性を有する振動子を製造することができる
。
【０１０７】
３．  実験例
以下に実験例を示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実験例によってなんら限定されるものではない。
【０１０８】
３．１．  第１実験例
上述した振動子１００の製造方法において、第３アニール工程Ｓ６のアニール温度と、エージング特性と、の関係を調べる実験を行った。
【０１０９】
具体的には、上述した振動子１００の製造方法において、第３アニール工程Ｓ６におけるアニール温度が、１７０℃の場合、２００℃の場合、２３０℃の場合、２６０℃の場合について、それぞれ振動子を製造し、エージング特性を測定した。
【０１１０】
なお、第３アニール工程Ｓ６におけるアニール温度以外の製造条件は、同じとした。具体的には、励振電極２０ａ，２０ｂは、下地層２１ａをクロムとし、上層２１ｂを金とした。また、第３アニール工程Ｓ６におけるアニール時間は、２時間とした。また、振動片は窒素雰囲気で封止した。振動子はＡＴカット型の振動子とし、発振周波数は３８．４ＭＨｚとした。
【０１１１】
このようにして製造した各振動子について、１２５℃で１０００時間経過後の周波数の変化量を測定した。
【０１１２】
図１３は、第３アニール工程Ｓ６におけるアニール温度と、振動子の周波数の経時変化量と、の関係を示すグラフである。図１３に示すグラフの各点は、同じ条件で製造された３００個の振動子のなかから抜き取られた３０個の振動子の周波数変化量の平均値を表している。
【０１１３】
図１３に示すように、第３アニール工程Ｓ６におけるアニール温度が２００℃以上では周波数変化量が−３．１ｐｐｍ以下となり良好なエージング特性が得られることがわかった。また、第３アニール工程Ｓ６におけるアニール温度が２３０℃では周波数変化率が−２．５ｐｐｍ以下となり、より良好なエージング特性が得られることがわかった。
【０１１４】
３．２．  第２実験例
上述した振動子１００の製造方法において、第２アニール工程Ｓ４におけるアニール温度と第３アニール工程Ｓ６におけるアニール温度との差と、第３アニール工程Ｓ６の前後での周波数変動量と、の関係を調べる実験を行った。
【０１１５】
具体的には、第２アニール工程Ｓ４におけるアニール温度を２９０℃とし、第３アニール工程Ｓ６におけるアニール温度を２６０℃（温度差−３０℃）とした場合、２７５℃（温度差−１５℃）とした場合、２９０℃（温度差０℃）とした場合について、それぞれ振動子を作製し、第３アニール工程Ｓ６の前後での周波数変動量を測定した。
【０１１６】
なお、第３アニール工程Ｓ６におけるアニール温度以外の製造条件は、同じとした。具体的には、励振電極２０ａ，２０ｂは、下地層２１ａをクロムとし、上層２１ｂを金とした。また、第２アニール工程Ｓ４のアニール時間および第３アニール工程Ｓ６のアニール時間はそれぞれ２時間とした。振動子はＡＴカット型の振動子とし、発振周波数は４８ＭＨｚとした。
【０１１７】
また、同様に、第２アニール工程Ｓ４におけるアニール温度を２７５℃とし、第３アニ
ール工程Ｓ６におけるアニール温度を２６０℃（温度差−１５℃）とした場合、２７５℃（温度差０℃）とした場合、２９０℃（温度差＋１５℃）とした場合について、それぞれ振動子を作製し、第３アニール工程Ｓ６の前後での周波数変動量を測定した。
【０１１８】
また、同様に、第２アニール工程Ｓ４におけるアニール温度を２６０℃とし、第３アニール工程Ｓ６におけるアニール温度を２６０℃（温度差０℃）とした場合、２７５℃（温度差＋１５℃）とした場合、２９０℃（温度差＋３０℃）とした場合について、それぞれ振動子を作製し、第３アニール工程Ｓ６の前後での周波数変動量を測定した。
【０１１９】
図１４は、第２アニール工程Ｓ４におけるアニール温度と第３アニール工程Ｓ６におけるアニール温度との差と、第３アニール工程Ｓ６の前後での周波数変動量と、の関係を示すグラフである。なお、図１４に示すグラフの各点は、同じ条件で製造された１００個の振動子の周波数変化量の平均値を表している。また、図１４に示すグラフに示す結果は、第３アニール工程Ｓ６における封止応力の影響および表面の水分が脱離の影響は除かれており、クロムの拡散・酸化による質量変化の影響のみを取り出したものである。
【０１２０】
図１４に示すように、第３アニール工程Ｓ６におけるアニール温度が第２アニール工程Ｓ４におけるアニール温度よりも低く、かつ、第２アニール工程Ｓ４におけるアニール温度と第３アニール工程Ｓ６におけるアニール温度との差が１５℃以上である場合に、第３アニール工程Ｓ６の前後での周波数変動率が−１０ｐｐｍ以下となり、クロムの拡散・酸化による影響が低減されていることがわかった。
【０１２１】
さらに、第３アニール工程Ｓ６におけるアニール温度が第２アニール工程Ｓ４におけるアニール温度よりも低く、かつ、第２アニール工程Ｓ４におけるアニール温度と第３アニール工程Ｓ６におけるアニール温度との差が３０℃以上である場合には、第３アニール工程Ｓ６の前後での周波数変動率が−３ｐｐｍ以下となり、クロムの拡散・酸化による影響がより低減されていることがわかった。
【０１２２】
なお、ここでは、第２アニール工程Ｓ４におけるアニール温度が、２９０℃、２７５℃、２６０℃である場合の実験の結果を示したが、図１４に示すように、第２アニール工程Ｓ４の温度によらず同様の傾向が見られると考えられる。
【０１２３】
３．３．  第３実験例
上述した振動子１００の製造方法に用いられる導電性接着剤１３４ａの熱分析を行った。具体的には、導電性接着剤１３４ａとして、シリコーン系の導電性接着剤を用いたものとして、シリコーン系導電性接着剤の熱重量分析（ＴＧＡ）を行った。シリコーン系の導電性接着剤としては、シリコーンをバインダーとし、導電性フィラーを銀としたものを用いた。
【０１２４】
図１５は、シリコーン系導電性接着剤の熱重量分析の結果を示すグラフである。図１５に示すように、３２０℃を超えると重量変化がみられており、シリコーン系導電性接着剤が状態変化を起こすことがわかった。すなわち、第２アニール工程Ｓ４におけるアニール温度を３２０℃以下とすることで、導電性接着剤の状態変化を抑制できることがわかった。
【０１２５】
３．４．  まとめ
図１６は、上記の第１実験例、第２実験例、および第３実験例の結果をまとめた表である。具体的には、図１６に示す表は、第１実験例で得られた条件（第３アニール工程Ｓ６におけるアニール温度を２００℃以上とすること）、第２実験例で得られた条件（第２アニール工程Ｓ４におけるアニール温度と第３アニール工程Ｓ６におけるアニール温度との
差が１５℃以上であること）、第３実験例で得られた条件（第２アニール工程Ｓ４におけるアニール温度が３２０℃以下であること）を満たすか否かについて、判定を行った結果をまとめたものである。
【０１２６】
図１６に示す表から、上記の条件をすべて満たす第２アニール工程Ｓ４におけるアニール温度は２１５℃以上３２０℃以下であり、第３アニール工程Ｓ６におけるアニール温度は、第２アニール工程Ｓ４におけるアニール温度よりも１５℃低く、２００℃以上であることがわかった。
【０１２７】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１２８】
２…下地層、４…上層、６…酸化クロム層、１０…水晶基板、１２…周辺部、１４…振動部、１５…第１部分、１６…第２部分、１７…第１凸部、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ…側面、１８…第２凸部、１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ…側面、２０ａ…第１励振電極、２０ｂ…第２励振電極、２１ａ…下地層、２１ｂ…上層、２１ｃ…酸化クロム層、２２ａ…第１引出電極、２２ｂ…第２引出電極、２４ａ…第１電極パッド、２４ｂ…第２電極パッド、１００…振動子、１０１…ＡＴカット水晶基板、１０２…振動片、１１０…パッケージ、１１１…凹部、１１２…ベース、１１３…シールリング、１１４…リッド、１３０…第１接続端子、１３２…第２接続端子、１３４…導電性固定部材、１３４ａ…導電性接着剤、１４０…第１外部端子、１４２…第２外部端子
【図１】
2016144091.tif 000003
【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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