(57)【要約】【課題】振動子の発振周波数を精度よく柔軟に調整すること。【解決手段】圧電振動子１００は、電圧の印加によって振動する振動部１２０，１３０を有し、磁性膜電極１４０が振動部１２０，１３０の表面に形成されている。ケース３１０およびリッド３２０は、圧電振動子１００を収納する容器である。磁性膜３２１は、磁性膜電極１４０との間で磁力を生じさせるようにリッド３２０の外面に形成されている。ケース３１０およびリッド３２０が圧電振動子１００に収納された後に、磁性膜電極１４０および磁性膜３２１が着磁された状態で磁性膜３２１がトリミングされる。【選択図】図３
2016189537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧の印加によって振動する振動部を有し、着磁された第１磁性体膜が前記振動部の表面に形成された圧電振動子と、
前記圧電振動子を収納する容器と、
着磁された第２磁性体膜であって、前記第１磁性体膜との間で磁力を生じさせるように前記容器の外面に形成されトリミングされた第２磁性体膜と、
を備えることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項２】
前記第１磁性体膜は、外部から入力された電圧を前記振動部に印加する電極を含むことを特徴とする請求項１に記載の圧電デバイス。
【請求項３】
電圧の印加によって振動する振動部を有し、第１磁性体膜が前記振動部の表面に形成された圧電振動子を容器に収納する収納工程と、
前記収納工程の後であり、かつ、前記第１磁性体膜との間で磁力を生じさせるように前記容器の外面に形成された第２磁性体膜と、前記第１磁性体膜と、が着磁された状態において、前記第２磁性体膜をトリミングすることにより前記圧電振動子の発振周波数を調整する調整工程と、
を含むことを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記収納工程の後に、前記第１磁性体膜および前記第２磁性体膜を着磁する着磁工程を含み、
前記調整工程は前記着磁工程の後に行われる、
ことを特徴とする請求項３に記載の圧電デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記調整工程では、前記圧電振動子の発振周波数の測定結果に基づき前記第２磁性体膜をトリミングすることを特徴とする請求項３または４に記載の圧電デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電デバイスおよび圧電デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水晶などの圧電体を用いた振動子が知られている。たとえばクォーツ時計には、圧電体として水晶を用いた水晶振動子が用いられている。水晶振動子は、電圧を加えることによって固有の周波数で発振する。また、振動子の発振周波数を調整する方法として、振動子の振動部の表面に金や銀などの金属膜を周波数調整用膜として形成し、周波数調整用膜の一部を除去することによって振動子の質量を変化させる方法が知られている。
【０００３】
また、水晶振動子の主たる振動部分に磁性材からなる磁極を設け、水晶振動子および磁性材を収めたカプセル外側の近傍に微動可能な磁石を配置する構成が知られている（たとえば、下記特許文献１参照。）。また、角速度検出素子の振動数調整領域の剛性を、Ｘ軸方向の固有振動数とＹ軸方向の固有振動数の差に応じて増減することで、直交する２方向の固有振動数の調整を行う技術が知られている（たとえば、下記特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭５６−１１５１９号公報
【特許文献２】特開平７−１３９９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、たとえば振動子に形成した周波数調整用膜を除去することによる振動子の発振周波数の調整は、振動子をパッケージにマウントする前や、振動子をマウントしたパッケージの封止の前に行われる。このため、発振周波数の調整を行っても、マウントや封止の影響によって振動子の発振周波数が変化し、パッケージの封止の後の振動子の発振周波数を精度よく調整することができないという問題がある。
【０００６】
また、水晶振動子を収めたカプセルの外側に設けた磁石を微動させる技術では、振動子の発振周波数を精度よく柔軟に調整することができないという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、振動子の発振周波数を精度よく柔軟に調整することができる圧電デバイスおよび圧電デバイス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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる圧電デバイスは、電圧の印加によって振動する振動部を有し、着磁された第１磁性体膜が前記振動部の表面に形成された圧電振動子と、前記圧電振動子を収納する容器と、着磁された第２磁性体膜であって、前記第１磁性体膜との間で磁力を生じさせるように前記容器の外面に形成されトリミングされた第２磁性体膜と、を備える。
【０００９】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる製造方法は、電圧の印加によって振動する振動部を有し、第１磁性体膜が前記振動部の表面に形成された圧電振動子を容器に収納する収納工程と、前記収納工程の後であり、かつ、前記第１磁性体膜との間で磁力を生じさせるように前記容器の外面に形成された第２磁性体膜と、前記第１磁性体膜と、が着磁された状態において、前記第２磁性体膜をトリミングすることにより前記圧電振動子の発振周波数を調整する調整工程と、を含む。
【００１０】
これにより、圧電振動子を容器に収納した後に、容器の外面に形成された第２磁性体膜をトリミングすることにより、圧電振動子の振動部の表面に形成された第１磁性体膜と、第２磁性体膜と、の間の磁力を変化させ、圧電振動子の応力を変化させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、振動子の発振周波数を精度よく柔軟に調整することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施の形態にかかる圧電デバイスに用いられる圧電振動子の一例を示す斜視図である。
【図２】図２は、実施の形態にかかる圧電デバイスに用いられる圧電振動子の一例を示す平面図である。
【図３】図３は、実施の形態においてケースにマウントされた圧電振動子およびケースのリッドの一例を示す斜視図である。
【図４】図４は、実施の形態においてケースにマウントされた圧電振動子の一例を示す平面図である。
【図５】図５は、図４におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図６】図６は、実施の形態にかかる圧電デバイスの一例を示す斜視図である。
【図７】図７は、実施の形態にかかる圧電デバイスの一例を示す平面図である。
【図８】図８は、実施の形態にかかる圧電デバイスの製造方法の一例を示す正面断面図（その１）である。
【図９】図９は、実施の形態にかかる圧電デバイスの製造方法の一例を示す正面断面図（その２）である。
【図１０】図１０は、実施の形態にかかる圧電デバイスの製造方法の一例を示す正面断面図（その３）である。
【図１１】図１１は、実施の形態にかかる圧電デバイスの製造方法の一例を示す正面断面図（その４）である。
【図１２】図１２は、実施の形態にかかる圧電デバイスの製造方法の一例を示す正面断面図（その５）である。
【図１３】図１３は、実施の形態にかかる圧電デバイスにおけるトリミング工程の一例を示す正面図（その１）である。
【図１４】図１４は、実施の形態にかかる圧電デバイスにおけるトリミング工程の一例を示す正面図（その２）である。
【図１５】図１５は、実施の形態にかかる圧電デバイスにおけるトリミング工程の一例を示す正面図（その３）である。
【図１６】図１６は、実施の形態にかかる圧電デバイスにおけるトリミング工程の一例を示す正面図（その４）である。
【図１７】図１７は、実施の形態において屈曲振動モードの圧電振動子にクーロン力を働かせた場合における振動部の各位置の歪の一例を示すグラフである。
【図１８】図１８は、実施の形態において捩り振動モードの圧電振動子にクーロン力を働かせた場合における振動部の各位置の歪の一例を示すグラフである。
【図１９】図１９は、実施の形態において屈曲振動モードの圧電振動子にクーロン力を働かせた場合における振動部の各位置の変位の一例を示すグラフである。
【図２０】図２０は、実施の形態において捩り振動モードの圧電振動子にクーロン力を働かせた場合における振動部の各位置の変位の一例を示すグラフである。
【図２１】図２１は、実施の形態における磁性膜の先端側からのトリミング量と周波数変化量との関係の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に図面を参照して、本発明にかかる圧電デバイスおよび圧電デバイスの製造方法の実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
（実施の形態）
（実施の形態にかかる圧電デバイスに用いられる圧電振動子）
図１は、実施の形態にかかる圧電デバイスに用いられる圧電振動子の一例を示す斜視図である。図２は、実施の形態にかかる圧電デバイスに用いられる圧電振動子の一例を示す平面図である。図１，図２に示す圧電振動子１００は、実施の形態にかかる圧電デバイスに用いられる圧電振動子である。
【００１５】
圧電振動子１００は、電圧が印加されることによって固有の共振周波数で振動する。また、図１，図２に示す例では、圧電振動子１００は、音叉型の形状であり、基部１１０および振動部１２０，１３０からなる圧電体と、磁性膜電極１４０と、を有する屈曲振動モードの圧電振動子である。基部１１０および振動部１２０，１３０には、たとえば、圧電体の一例として水晶を用いることができる。ただし、基部１１０および振動部１２０，１３０には、水晶に限らず各種の圧電体を用いることができる。また、圧電振動子１００に用いる圧電振動子は、屈曲振動モードの圧電振動子１００に限らず、捩り振動モードなど各種の圧電振動子を用いることができる。
【００１６】
基部１１０および振動部１２０，１３０は、水晶などの圧電体によって一体的に形成されている。基部１１０は、圧電デバイスのケースに固定される（たとえば図５等参照）。振動部１２０，１３０は、互いに平行に設けられ、それぞれ一端のみが基部１１０によって固定された振動脚である。
【００１７】
磁性膜電極１４０は、導電性を有する磁性体からなり、基部１１０および振動部１２０，１３０の表面に形成された第１磁性体膜である。磁性体は、着磁によって磁性を帯びることが可能な物質である。磁性膜電極１４０を介して振動部１２０，１３０に電圧が印加されることにより、振動部１２０，１３０が固有の共振周波数で互いに共振する。
【００１８】
磁性膜電極１４０には、たとえば鉄、ニッケル、コバルトなどを主成分とする各種の強磁性膜材料を用いることができる。たとえば基部１１０および振動部１２０，１３０が水晶によって形成されている場合は、磁性膜電極１４０にニッケルを用いることで、基部１１０および振動部１２０，１３０と、磁性膜電極１４０と、の間の密着性を良好にすることができる。磁性膜電極１４０は、たとえば蒸着やスパッタなどによって形成することができる。
【００１９】
また、図１，図２に示す例のように、磁性膜電極１４０は、圧電振動子１００および振動部１２０，１３０の全面に形成されていなくてもよい。また、磁性膜電極１４０は、基部１１０に形成された部分から分離された部分、すなわち電極としては用いられない部分を含んでもよい。磁性膜電極１４０のうちの電極としては用いられない部分は、たとえば振動部１２０，１３０の重さや重心を調整するために形成されている。振動部１２０，１３０の重さや重心を調整することにより、圧電振動子１００の共振周波数が調整される。
【００２０】
ただし、振動部１２０，１３０に印加する電圧を、磁性膜電極１４０のうちの基部１１０に形成された部分から入力可能なように磁性膜電極１４０を形成する。たとえば、磁性膜電極１４０のうちの振動部１２０に形成された部分の少なくとも一部が基部１１０に形成された部分に接続されるように磁性膜電極１４０を形成する。同様に、磁性膜電極１４０のうちの振動部１３０に形成された部分の少なくとも一部が基部１１０に形成された部分に接続されるように磁性膜電極１４０を形成する。
【００２１】
また、磁性膜電極１４０は、基部１１０および振動部１２０，１３０の表面だけでなく、基部１１０および振動部１２０，１３０の側面（たとえば図１参照）や裏面（たとえば図５参照）に形成されていてもよい。
【００２２】
（実施の形態にかかる圧電振動子およびパッケージ）
図３は、実施の形態においてケースにマウントされた圧電振動子およびケースのリッドの一例を示す斜視図である。図４は、実施の形態においてケースにマウントされた圧電振動子の一例を示す平面図である。図５は、図４におけるＡ−Ａ線断面図である。図１，図２に示した圧電振動子１００は、たとえば図３〜図５に示すように、ケース３１０の内部にマウント（実装）される。
【００２３】
ケース３１０およびリッド３２０は、圧電振動子１００を収納するパッケージ（容器）である。ケース３１０は、図面上の上方（以下、単に上方と称する。）に向かって開口しており、ケース３１０に対して上方から圧電振動子１００を入れることができる。
【００２４】
図３に示すように、ケース３１０の外面には、外部から電圧を入力するための外部電極３１１が設けられている。図４に示すように、ケース３１０の内部には、マウント部４１１と、内部電極４１２と、が設けられている。マウント部４１１は、圧電振動子１００をマウントするための台座である。内部電極４１２は、マウント部４１１に形成され、図５に示すようにケース３１０の外部電極３１１と接続されている。
【００２５】
また、図５に示すように、圧電振動子１００は、マウント部４１１に対して、導電性の接着剤５０２を介してマウントされる。これにより、圧電振動子１００の磁性膜電極１４０のうちの圧電振動子１００の裏面に形成された部分が内部電極４１２に電気的に接続される。なお、電気的な接続は基部１１０上の磁性膜電極１４０と内部電極４１２とをワイヤーボンディングなどの電気配線によって接続してもよい。
【００２６】
磁性膜電極１４０のうちの圧電振動子１００の裏面に形成された部分は、圧電振動子１００の側面に形成された部分（たとえば図１参照）を介して、圧電振動子１００の表面に形成された部分と接続されている。したがって、振動部１２０，１３０に形成された磁性膜電極１４０と、ケース３１０の外部電極３１１と、が電気的に接続される。このため、外部電極３１１から電圧を入力することにより振動部１２０，１３０が振動する。
【００２７】
図３に示すリッド３２０は、ケース３１０の開口部を上方から封止する蓋部である。リッド３２０の上方の面、すなわち圧電振動子１００のパッケージの外面となる面には、磁性膜３２１が形成されている。磁性膜３２１は、磁性体からなる第２磁性体膜である。磁性膜３２１には、たとえば、鉄、ニッケル、コバルトなどを主成分とする各種の強磁性膜材料を用いることができる。ただし磁性膜３２１は導電性を有していなくてもよい。
【００２８】
磁性膜３２１は、リッド３２０によりケース３１０を封止した場合に、ケース３１０にマウントされた圧電振動子１００の磁性膜電極１４０のうちの振動部１２０，１３０に形成された部分との間でクーロン力（磁力）が生じるように位置および形状が調整されている。たとえば図３に示す例のように、磁性膜３２１は、圧電振動子１００の磁性膜電極１４０のうちの振動部１２０，１３０に形成された部分とほぼ同形状とすることができる。磁性膜３２１は、たとえば蒸着やスパッタなどによって形成することができる。
【００２９】
（実施の形態にかかる圧電デバイス）
図６は、実施の形態にかかる圧電デバイスの一例を示す斜視図である。図７は、実施の形態にかかる圧電デバイスの一例を示す平面図である。図３〜図５に示したように圧電振動子１００をケース３１０にマウントした後に、ケース３１０をリッド３２０によって封止することにより、図６，図７に示す圧電デバイス６００を製造することができる。
【００３０】
圧電デバイス６００は、外部電極３１１から電圧を入力することにより、内部の圧電振動子１００を固有の発振周波数（共振周波数）で振動させ、圧電振動子１００の振動を圧電デバイス６００の外部へ伝達するデバイスである。
【００３１】
また、圧電デバイス６００を着磁することにより、圧電デバイス６００における磁性膜３２１および磁性膜電極１４０を着磁することができる。これにより、磁性膜３２１と磁性膜電極１４０との間のクーロン力が生じる。
【００３２】
また、磁性膜３２１は圧電デバイス６００の外面に形成されるため、圧電振動子１００をケース３１０にマウントし、ケース３１０をリッド３２０によって封止した後に磁性膜３２１のトリミングを行うことができる。そして、磁性膜３２１のトリミングにより、磁性膜３２１と磁性膜電極１４０との間のクーロン力が変化する。これにより、圧電振動子１００の共振周波数を微調整することができる。
【００３３】
（クーロン力による発振周波数の調整）
ここで、クーロン力による発振周波数の調整について説明する。磁性膜電極１４０および磁性膜３２１は、着磁されて磁性を有することにより、互いにクーロン力（磁力による引力または斥力）を生じさせる。
【００３４】
振動部１２０，１３０のそれぞれは、根元が基部１１０に固定され、先端が固定されていないため、磁性膜３２１と磁性膜電極１４０との間のクーロン力により、主に振動部１２０，１３０の先端側が変位する。このため、基部１１０と振動部１２０，１３０との境界付近（たとえば振動部１２０，１３０の根元）に応力が加わる。
【００３５】
また、一般的な音叉型の屈曲振動モードの圧電振動子１００の発振周波数（共振周波数）ｆは、たとえば下記（１）式のように表すことができる。
【００３６】
【数１】
2016189537.tif 000003
【００３７】
上記（１）式において、ｍは、ｃｏｓ（ｍ）ｃｏｓｈ（ｍ）＝１の根であり、基本振動においてはｍ＝４．７３０である。また、ｍは、高次振動においてはｍ＝π（２ｎ＋１）／２で近似される（ｎは振動次数）。ｋは、補正係数であり、たとえばｋ＝π2／１２である。ρは圧電振動子１００の密度である。ｓは応力と歪を関係づけるテンソルであって、添え字によって行列の成分を表し、ｓ22，ｓ44は圧電振動子１００の弾性係数である。ｌは圧電振動子１００の長さである。ｗは圧電振動子１００の幅である。ｍｗ＜＜２ｌの場合は、上記（１）式における分母が省略され、下記（２）式のようになる。
【００３８】
【数２】
2016189537.tif 000004
【００３９】
上述したように基部１１０と振動部１２０，１３０との境界付近に応力が加わることにより、上記（１）式または上記（２）式における弾性係数に影響を与え、それによって圧電振動子１００の発振周波数（共振周波数）が変化する。
【００４０】
また、捩り振動モードの圧電振動子における発振周波数ｆは、たとえば下記（３）式のように表すことができる。
【００４１】
【数３】
2016189537.tif 000005
【００４２】
上記（３）式において、Ｃtは捩り振動モードの圧電振動子の捩り剛性である。ρは捩り振動モードの圧電振動子の密度である。Ｉ0は極慣性モーメントである。２ｘ0は捩り振動モードの圧電振動子の長さである。ｍは、捩り振動モードの圧電振動子の振動部の一端が固定され他端が自由である場合は奇数であり、捩り振動モードの圧電振動子の振動部の両端が自由である場合は偶数である。
【００４３】
屈曲振動モードの圧電振動子１００に代えて捩り振動モードの圧電振動子を用いる場合は、ケース３１０における外面に設けられた磁性膜３２１との間のクーロン力によって捩り振動モードの圧電振動子の振動部に応力が加わることにより、上記（３）式における捩り剛性Ｃtが変化し、それにより捩り振動モードの圧電振動子の共振周波数が変化する。
【００４４】
このように、屈曲振動モードの圧電振動子１００や捩り振動モードの圧電振動子においては、クーロン力によって振動部等に応力を加えることによって発振周波数を調整することができる。また、屈曲振動モードの圧電振動子１００に代えて、捩り振動モードの圧電振動子とは異なる種類の圧電振動子を設ける場合も同様に、クーロン力によって振動部に応力を加えることによって発振周波数を調整することができる。
【００４５】
（実施の形態にかかる圧電デバイスの製造方法）
図８〜図１２は、実施の形態にかかる圧電デバイスの製造方法の一例を示す正面断面図である。図６，図７に示した圧電デバイス６００は、たとえば図８〜図１２に示す各工程によって製造することができる。
【００４６】
まず、図８に示すように、基部１１０および振動部１２０，１３０に磁性膜電極１４０を形成することで圧電振動子１００を製造する。磁性膜電極１４０は、たとえば蒸着やスパッタなどによって基部１１０および振動部１２０，１３０に形成することができる。この時点においては、磁性膜電極１４０は着磁されていなくてもよい。
【００４７】
つぎに、図９に示すように、マウント部４１１および内部電極４１２の上に導電性の接着剤５０２を塗布し、接着剤５０２を介して圧電振動子１００をマウント部４１１にマウントする（ダイボンディング）。このとき、磁性膜電極１４０のうちの圧電振動子１００の裏面に形成された部分と、内部電極４１２と、が接着剤５０２を介して電気的に接続されるように圧電振動子１００をマウント部４１１にマウントする。これにより、たとえば図５に示した状態と同様の状態となる。なお、圧電振動子１００のマウント部４１１へのマウントには、ダイボンディングに限らず各種の方法を用いることができる。
【００４８】
つぎに、図１０に示すように、リッド３２０によってケース３１０を封止することにより、圧電振動子１００をパッケージングする。リッド３２０による封止は、たとえばケース３１０の内部を真空に近い状態とする真空封止とすることができる。また、リッド３２０における磁性膜３２１は、リッド３２０によるケース３１０の封止前に形成しておいてもよいし、リッド３２０によるケース３１０の封止後に形成してもよい。この時点においては、磁性膜３２１は着磁されていなくてもよい。
【００４９】
つぎに、図１１に示すように、着磁装置１１００を用いて、圧電デバイス６００の着磁を行う。この着磁により、圧電振動子１００の磁性膜電極１４０と、リッド３２０の磁性膜３２１と、を着磁し、磁性膜電極１４０と磁性膜３２１との間でクーロン力を生じさせることができる。これにより、圧電振動子１００の共振周波数をおおまかに調整する粗調整を行うことができる。着磁装置１１００には、静磁場発生方式やパルス磁場発生方式など各種の方式の着磁装置を用いることができる。
【００５０】
また、圧電振動子１００の共振周波数の粗調整において、着磁に加えて脱磁も用いて磁性膜電極１４０と磁性膜３２１との間でクーロン力を変化させ、圧電振動子１００の共振周波数を調整してもよい。この脱磁には、距離減衰方式や電流減衰方式など各種の脱磁方式を用いることができる。
【００５１】
つぎに、図１２に示すように、リッド３２０に形成された磁性膜３２１に対してレーザ装置１２１０からレーザ光１２１１を照射することにより、磁性膜３２１の任意の位置に対してトリミングを行う。これにより、磁性膜電極１４０と磁性膜３２１との間のクーロン力が微小変化する。このため、圧電振動子１００をケース３１０およびリッド３２０により封止した後であっても、圧電振動子１００の共振周波数を調整することができる。
【００５２】
したがって、たとえばマウント部４１１への圧電振動子１００のマウント時に用いる接着剤５０２、マウント部４１１の圧電振動子１００へのマウントの位置や角度、リッド３２０による封止（気圧変化）による影響などにより圧電振動子１００の共振周波数がシフトしてしまっても、その後に圧電振動子１００の共振周波数を調整することができる。
【００５３】
また、磁性膜３２１のトリミングは、図１２に示したようにレーザ照射などを用いることによって精度よく、かつ柔軟に行うことができる。したがって、磁性膜電極１４０と磁性膜３２１との間の各位置におけるクーロン力を精度よく柔軟に変化させることができる。このため、圧電振動子１００の共振周波数を精度よく（たとえば０．１［ｐｐｍ］オーダ）柔軟に微調整することができる。
【００５４】
図１２に示す例ではレーザ照射によって磁性膜３２１のトリミングを行う方法について説明したが、磁性膜３２１のトリミングにはレーザ照射に限らず、たとえば機械加工やドライエッチングなどの各種の方法を用いることができる。
【００５５】
図８〜図１２に示す例では、圧電振動子１００をケース３１０およびリッド３２０に収納した後に磁性膜電極１４０および磁性膜３２１を着磁する製造方法について説明したが、磁性膜電極１４０および磁性膜３２１の着磁のタイミングはこれに限らず、圧電振動子１００をケース３１０およびリッド３２０に収納する前に、磁性膜電極１４０および磁性膜３２１を着磁しておいてもよい。ただし、事前に着磁工程を行い、着磁工程後に実装工程を行う場合、特に小型の圧電振動子１００をケース３１０にマウントするときにおいては、磁力の影響によって圧電振動子１００をケース３１０内の所定位置に配置することが困難になる可能性がある。このような実装工程における影響を回避するためにも、圧電振動子１００の磁性膜電極１４０およびリッド３２０の磁性膜３２１は実装工程後に着磁することが好ましい。
【００５６】
（実施の形態にかかる圧電デバイスにおけるトリミング工程）
図１３〜図１６は、実施の形態にかかる圧電デバイスにおけるトリミング工程の一例を示す正面図である。図１２に示したトリミング工程は、たとえば図１３〜図１６に示すように行うことができる。
【００５７】
図１３〜図１６に示す振動カウンタ１３１１は、圧電デバイス６００（圧電振動子１００）の振動をカウントするカウンタである。測定装置１３１２は、圧電デバイス６００に対して電圧を供給することによって圧電振動子１００を振動（共振）させ、振動カウンタ１３１１によるカウント結果に基づいて圧電振動子１００の共振周波数を測定する。測定基板１３２０は、圧電振動子１００の共振周波数の測定用の基板であり、測定装置１３１２と接続された電極１３２１を有する。
【００５８】
まず、図１３に示すように、圧電デバイス６００を測定基板１３２０に設置する。この際に、測定基板１３２０の電極１３２１に圧電デバイス６００の外部電極３１１が接するように圧電デバイス６００を測定基板１３２０に設置する。
【００５９】
つぎに、図１４に示すように、圧電デバイス６００を測定基板１３２０に設置した状態で、測定装置１３１２が、電極１３２１を介して圧電デバイス６００の外部電極３１１に電圧を供給することによって圧電振動子１００を振動させる。そして、測定装置１３１２は、振動カウンタ１３１１から出力されたカウント結果に基づいて圧電デバイス６００の時間当りの振動回数を算出することによって圧電振動子１００の共振周波数を測定する。また、測定装置１３１２は、測定した圧電振動子１００の共振周波数と、圧電振動子１００の共振周波数の目標値と、のずれを測定する。
【００６０】
つぎに、図１５に示すように、測定装置１３１２によって測定されたずれに基づいて、レーザ装置１２１０からレーザ光１２１１を照射することにより磁性膜３２１のトリミングを行う。この際に、駆動装置１５１０によってレーザ光１２１１の強度やスポット径を調整しつつ、アクチュエータ１５２０によってレーザ装置１２１０の位置を調整することによって磁性膜３２１のトリミングを行うことができる。
【００６１】
駆動装置１５１０およびアクチュエータ１５２０の制御は、たとえば、測定装置１３１２による測定結果に基づいてコンピュータを用いて自動的に行うことができる。または、駆動装置１５１０およびアクチュエータ１５２０の制御は、測定装置１３１２による測定結果に基づいて調整者（人間）が行ってもよい。
【００６２】
つぎに、図１６に示すように、磁性膜３２１のトリミングを停止し、圧電振動子１００の共振周波数と目標値との間のずれを測定装置１３１２によって再度測定する。そして、圧電振動子１００の共振周波数と目標値との間のずれが規定の範囲内であれば磁性膜３２１のトリミングを終了する。また、圧電振動子１００の共振周波数と目標値との間のずれが規定の範囲内でなければ、図１５に示した磁性膜３２１のトリミングの工程に戻る。
【００６３】
図１５に示したトリミングと、図１６に示した圧電振動子１００の共振周波数と目標値との間のずれの測定と、を繰り返すことにより、圧電振動子１００の共振周波数と目標値との間のずれを規定の範囲内にすることができる。また、図１５に示したトリミングと、図１６に示した圧電振動子１００の共振周波数と目標値との間のずれの測定と、を同時に行ってもよい。
【００６４】
（実施の形態においてクーロン力を働かせた場合における振動部の各位置の歪）
図１７は、実施の形態において屈曲振動モードの圧電振動子にクーロン力を働かせた場合における振動部の各位置の歪の一例を示すグラフである。図１７において、横軸は、屈曲振動モードの圧電振動子１００の振動部１２０，１３０における根元からの位置（脚位置）［μｍ］を示す。縦軸は、屈曲振動モードの圧電振動子１００の振動部１２０，１３０における歪を示す。
【００６５】
歪特性１７００は、実施の形態にかかる圧電デバイスにおいて屈曲振動モードの圧電振動子１００を用い、磁性膜３２１と磁性膜電極１４０との間にクーロン力を働かせた場合における、振動部１２０，１３０の根元からの各位置の歪を示す。歪特性１７００に示すように、振動部１２０，１３０は、基部１１０に固定された根元に近いほど歪が大きくなる。
【００６６】
図１８は、実施の形態において捩り振動モードの圧電振動子にクーロン力を働かせた場合における振動部の各位置の歪の一例を示すグラフである。図１８において、横軸は、捩り振動モードの圧電振動子における振動部における根元からの位置（脚位置）［μｍ］を示す。縦軸は、捩り振動モードの圧電振動子における振動部における歪を示す。
【００６７】
歪特性１８００は、実施の形態にかかる圧電デバイスにおいて捩り振動モードの圧電振動子を用い、磁性膜３２１と捩り振動モードの圧電振動子との間にクーロン力を働かせた場合における、捩り振動モードの圧電振動子の振動部の根元からの各位置における歪を示す。なお、この場合における捩り振動モードの圧電振動子は、圧電振動子１００と同様に振動部に磁性膜電極１４０が形成されているとする（以下においても同様）。歪特性１８００に示すように、捩り振動モードの圧電振動子の振動部は、基部に固定された根元に近いほど歪が大きくなる。
【００６８】
（実施の形態においてクーロン力を働かせた場合における振動部の各位置の変位）
図１９は、実施の形態において屈曲振動モードの圧電振動子にクーロン力を働かせた場合における振動部の各位置の変位の一例を示すグラフである。図１９において、横軸は、屈曲振動モードの圧電振動子１００の振動部１２０，１３０における根元からの位置（脚位置）［μｍ］を示す。縦軸は、屈曲振動モードの圧電振動子１００の振動部１２０，１３０におけるＺ方向の変位を示す。Ｚ方向は、磁性膜電極１４０と磁性膜３２１との間でクーロン力が働く方向である。
【００６９】
Ｚ方向の変位特性１９００は、実施の形態にかかる圧電デバイスにおいて屈曲振動モードの圧電振動子１００を用い、磁性膜３２１と磁性膜電極１４０との間にクーロン力を働かせた場合における、振動部１２０，１３０の根元からの各位置のＺ方向の変位を示す。Ｚ方向の変位特性１９００に示すように、振動部１２０，１３０は、根元から遠いほど（先端に近いほど）Ｚ方向の変位が大きくなる。
【００７０】
図２０は、実施の形態において捩り振動モードの圧電振動子にクーロン力を働かせた場合における振動部の各位置の変位の一例を示すグラフである。図２０において、横軸は、捩り振動モードの圧電振動子における振動部における根元からの位置（脚位置）［μｍ］を示す。縦軸は、捩り振動モードの圧電振動子における振動部におけるＺ方向の変位を示す。
【００７１】
変位特性２０００は、実施の形態にかかる圧電デバイスにおいて捩り振動モードの圧電振動子を用い、磁性膜３２１と捩り振動モードの圧電振動子（磁性膜電極１４０）との間にクーロン力を働かせた場合における、捩り振動モードの圧電振動子の振動部における根元からの各位置におけるＺ方向の変位を示す。変位特性２０００に示すように、捩り振動モードの圧電振動子の振動部は、根元から遠いほど（先端に近いほど）Ｚ方向の変位が大きくなる。
【００７２】
このように、たとえば屈曲振動モードの圧電振動子１００における振動部１２０，１３０は、先端側ほど曲がりやすく、曲がった際のモーメントに応じて根元側が歪む。このため、磁性膜３２１のうちの、振動部１２０，１３０の先端側に近い部分をトリミングにより除去するほど、振動部１２０，１３０の歪の変化量が大きくなり、圧電振動子１００の共振周波数の変化量を大きく変化させることができる。
【００７３】
また、磁性膜３２１のうちの、振動部１２０，１３０の根元側（基部１１０の側）に近い部分をトリミングにより除去するほど、振動部１２０，１３０の歪の変化量が小さくなり、圧電振動子１００の共振周波数の変化量を小さく変化させることができる。このため、磁性膜３２１のトリミングにより、圧電振動子１００の共振周波数を精度よく柔軟に調整することができる。同様に、捩り振動モードの圧電振動子を用いる場合であっても、捩り振動モードの圧電振動子の発振周波数を精度よく柔軟に調整することができる。
【００７４】
（実施の形態における磁性膜の先端側からのトリミング量と周波数変化量との関係）
図２１は、実施の形態における磁性膜の先端側からのトリミング量と周波数変化量との関係の一例を示す図である。図２１に示す先端２１００は、トリミング前の磁性膜３２１における先端であって、磁性膜３２１における振動部１２０，１３０の先端側に対応する部分である。図２１に示すトリミング状態２１０１〜２１０３は、磁性膜電極１４０および磁性膜３２１の着磁によって圧電振動子１００の共振周波数にある程度（たとえば２０［ｐｐｍ］程度）の周波数変化を与えた後に、磁性膜３２１を先端２１００の側（先端側）から徐々にトリミングしていった場合の各状態を示している。
【００７５】
図２１のグラフにおける横軸は、先端２１００の側からのトリミング量［μｍ］を示す。図２１のグラフにおける縦軸は、圧電振動子１００の共振周波数の変化量（周波数変化量）［ｐｐｍ］を示している。周波数変化特性２１１０は、先端２１００の側からのトリミング量に対する、圧電振動子１００の共振周波数の変化量の特性を示している。
【００７６】
また、図２１においては、たとえば着磁によって圧電振動子１００の共振周波数が２０［ｐｐｍ］程度変化した後に磁性膜３２１のトリミングを行った場合の例を示している。周波数変化特性２１１０に示すように、磁性膜３２１を先端２１００から徐々にトリミングしていくと、圧電振動子１００の共振周波数の変化量が徐々に小さくなる。
【００７７】
このため、たとえば、図１１に示した着磁の工程においては、圧電振動子１００の共振周波数が目標値と異なるように着磁を行い、図１２等に示したトリミングの工程においては、圧電振動子１００の共振周波数と目標値との間のずれが規定の範囲内になるまで、磁性膜３２１を先端２１００の側から徐々にトリミングする。これにより、圧電振動子１００の共振周波数と目標値との間のずれを規定の範囲内とすることができる。
【００７８】
このように、実施の形態によれば、磁性膜電極１４０が振動部１２０，１３０の表面に形成された圧電振動子１００をパッケージに収納した後に、磁性膜電極１４０との間で磁力（クーロン力）を生じさせるようにパッケージの外面に形成された磁性膜３２１と、磁性膜電極１４０と、が着磁された状態において磁性膜３２１をトリミングすることができる。これにより、パッケージの封止の後の圧電振動子１００の発振周波数を精度よく調整することができる。また、水晶振動子を収めたカプセルの外側に設けた磁石を微動させる方法に比べて、圧電振動子１００の発振周波数を精度よく柔軟に調整することができる。たとえば圧電振動子１００をクォーツ時計に用いることで、クォーツ時計の歩度調整を精度よく柔軟に行うことができる。
【００７９】
また、圧電振動子１００をケース３１０にマウント（収納）した後に磁性膜電極１４０および磁性膜３２１を着磁することにより、圧電振動子１００のケース３１０へのマウント時には磁性膜電極１４０および磁性膜３２１が磁性を有していない状態とすることができる。このため、磁性膜電極１４０および磁性膜３２１が磁性を有することによってマウントが困難になることを回避し、圧電振動子１００のケース３１０へのマウントを容易にすることができる。
【００８０】
また、磁性膜電極１４０が、外部から入力された電圧を振動部１２０，１３０に印加する電極を含むことにより、外部から入力された電圧を振動部１２０，１３０に印加する電極を形成する工程によって、圧電振動子１００の発振周波数を調整可能な磁性膜電極１４０も形成することができる。これにより、圧電振動子１００の発振周波数を調整可能な磁性膜電極１４０を形成することによる工程数の増加を抑制することができる。
【００８１】
以上説明したように、本願発明にかかる圧電デバイスおよび圧電デバイスの製造方法によれば、振動子の発振周波数を精度よく柔軟に調整することができる。
【００８２】
なお、上述した実施の形態においては磁性膜電極１４０に磁性体を用いる場合について説明したが、磁性膜電極１４０に大きな磁歪特性を有する磁性膜（磁歪膜）を用いる構成とすることも可能である。この場合に、さらに磁性膜３２１に大きな磁歪特性を有する磁性膜（磁歪膜）を用いる構成としてもよい。これらの構成においては、磁性膜電極１４０と磁性膜３２１との間のクーロン力に加えて、磁性膜電極１４０の磁歪によっても圧電振動子１００の共振周波数が変化する。この場合も、上述した磁性膜３２１のトリミングにより磁性膜電極１４０と磁性膜３２１との間のクーロン力を変化させ、圧電振動子１００の周波数を変化させることができる。大きな磁歪特性を有する磁性膜（磁歪膜）には、一例としてはテルビウム、ディスプロシウム、鉄からなる超磁歪材料などを用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
以上のように、本発明にかかる圧電デバイスおよび圧電デバイスの製造方法は、固有の周波数で発振する圧電デバイスおよび圧電デバイスの製造方法に有用であり、特に、クォーツ時計、無線通信、コンピュータなどに適している。
【符号の説明】
【００８４】
１００  圧電振動子
１１０  基部
１２０，１３０  振動部
１４０  磁性膜電極
３１０  ケース
３１１  外部電極
３２０  リッド
３２１  磁性膜
４１１  マウント部
４１２  内部電極
５０２  接着剤
６００  圧電デバイス
１１００  着磁装置
１２１０  レーザ装置
１２１１  レーザ光
１３１１  振動カウンタ
１３１２  測定装置
１３２０  測定基板
１３２１  電極
１５１０  駆動装置
１５２０  アクチュエータ
１７００，１８００  歪特性
１９００，２０００  変位特性
２１００  先端
２１０１〜２１０３  トリミング状態
２１１０  周波数変化特性
【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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