(57)【要約】【課題】ウェハー上に切り離されない状態において、共振周波数からのずれ量と頂点温度との両者を同時かつ総合的に調整することができる圧電振動子の製造方法を提供すること。【解決手段】圧電振動子の各振動脚に調整領域８を設け、調整前の個々の圧電振動子における共振周波数からのずれ量と頂点温度との相関（曲線３０）と、個々の圧電振動子を基部１側及び先端側から所定量を加工した場合の頂点温度と元のずれ量との相関（曲線３２、３）と基準頂点温度３１とから、共振周波数と頂点温度とを一括して調整できる調整領域８内の位置及び範囲を加工する。【選択図】図３
2016144102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、前記基部から延出する振動脚とを備え、前記振動脚の表面に周波数の調整領域を有する圧電振動子の製造方法であって、
基準周波数を定め、複数の調整前圧電振動子のそれぞれについて、共振周波数と温度特性の頂点温度とを求め、前記基準周波数に対する前記共振周波数のずれ量と前記頂点温度との相関を求める調整前相関算出工程と、
それぞれの前記調整前圧電振動子における前記調整領域のうち前記振動脚の延出方向に対して第１の端部側を所定量加工したときの、元の前記ずれ量に対する加工後の頂点温度の相関を求める第１加工後相関算出工程と、
それぞれの前記調整前圧電振動子における前記調整領域のうち前記振動脚の延出方向に対して第２の端部側を所定量加工したときの、元の前記ずれ量に対する加工後の頂点温度の相関を求める第２加工後相関算出工程と、
基準頂点温度を定め、前記調整前相関算出工程と前記第１加工後相関算出工程と前記第２加工後相関算出工程とにおけるそれぞれの相関及び前記基準頂点温度により、前記調整前圧電振動子の前記ずれ量に応じた前記調整領域の位置及び範囲を加工する調整領域加工工程と、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２】
前記第１加工後相関算出工程における前記加工後の頂点温度が、前記第２加工後相関算出工程における前記加工後の頂点温度よりも大きいとき、
前記調整領域加工工程において、前記第１加工後相関算出工程と前記第２加工後相関算出工程とにおけるそれぞれの相関及び前記基準頂点温度の関係から、前記第１加工後相関算出工程における個々の前記頂点温度が前記基準頂点温度よりも大きく、前記第２加工後相関算出工程における個々の前記頂点温度が前記基準頂点温度より小さい範囲では、前記調整領域における前記第１の端部側と前記第２の端部側との間の領域を加工する
ことを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項３】
前記第１加工後相関算出工程における前記加工後の頂点温度が、前記第２加工後相関算出工程における前記加工後の頂点温度よりも大きいとき、
前記調整領域加工工程において、前記第１加工後相関算出工程における相関と前記基準頂点温度との関係から、前記第１加工後相関算出工程における加工後の頂点温度が前記基準頂点温度よりも小さい範囲では、前記調整領域の前記第１の端部側から所定量までの範囲を加工する
ことを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項４】
前記第１加工後相関算出工程における前記加工後の頂点温度が、前記第２加工後相関算出工程における前記加工後の頂点温度よりも大きいとき、
前記調整領域加工工程において、前記第２加工後相関算出工程における相関と前記基準頂点温度との関係から、前記第２加工後相関算出工程における加工後の頂点温度が前記基準頂点温度よりも大きい範囲では、前記調整領域の前記第２の端部から所定量までの範囲を加工する
ことを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項５】
前記第１加工後相関算出工程及び前記第２加工後相関算出工程におけるそれぞれの相関の一方が前記基準頂点温度よりも大きく、他方が前記基準頂点温度よりも小さくなる頂点温度一致範囲において、
前記頂点温度一致範囲が広くなるようなカット角の前記調整前圧電振動子の圧電基板を用意する圧電基板準備工程を有する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の圧電振動子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動子の製造方法に関する。更に詳しくは、量産する圧電振動子においても周波数と周波数温度特性とを同時に所定の範囲に合わせ込むように調整領域を加工することが可能な、圧電振動子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧電性を有する材料より成る振動子は、電子機器の周波数基準として広く用いられている。時計等の高精度機器には水晶振動子がよく使用される。最も多く用いられる形式は、音叉型の屈曲振動子である。水晶製の音叉型屈曲振動子は、環境温度の変化に関して共振周波数がほぼ２次曲線型に変化する温度特性を与えることができ、結晶からの切り出し方位を選ぶことによってその頂点温度（周波数の温度変化がゼロとなる温度で、ＺＴＣとも言う）を常温（例えば２０〜２５°Ｃ前後）付近に設定することができるので、使用温度が変化しても周波数変化が少なく、周波数基準に適する長所がある。
【０００３】
共振周波数の温度特性を更に改善する要請の結果、音叉型の捩り水晶振動子が注目されるようになった。これは、形状的には音叉型屈曲振動子と似ていて、基部から延出し平行に配置された２本または３本の脚を有するが、結晶軸からの切り出し方位や周波数の絶対値は大きく異なる。振動モードは各脚の屈曲ではなく、各脚の長軸周りの捩り振動を利用するものである。捩り振動モードの共振周波数の温度特性は、屈曲型の振動子と同様に常温付近でほぼ２次曲線型とすることができるが、最大の長所は、その２次温度係数の大きさが屈曲モードの約１／３となることで、これにより、使用温度の変化に対して共振周波数を格段に安定化することができ、一層高精度の周波数基準が得られることである。
【０００４】
周波数基準となる圧電振動子の製造過程の途中では、個々の振動子のある温度における共振周波数と頂点温度とは、ある範囲でばらついていることは避けられない。後の工程で、これらを所定の値に十分近くなるように調整することが求められる。特許文献１には、音叉型捩り水晶振動子における共振周波数と頂点温度とを所望の値に近づけるために、それぞれの特性を調整するための部位を順番に加工する製造方法が開示されている。
【０００５】
特許文献１に記載の共振周波数と温度特性を調整する技術を説明する。図６は特許文献１の図２を簡略化してその要部を示した図である。図６は三脚型の捩り水晶振動子２００を示し、基部１から平行に延出する同形の３本の振動脚２、３、４を備え、各振動脚２、３、４の先端領域に調整膜５，６，７を備えた構成である。振動脚２、３、４はその長軸の回りに、隣接する脚同士は互いに反対方向になるように捩り振動を行う。調整膜５、６、７は付加質量としての効果を得るため、例えば、振動脚２、３、４の表面にクロムや銀などの金属膜が形成されている。ここで各調整膜５、６、７は振動脚２、３、４の長軸に沿って、脚の幅をほぼ等分するように３つの調整領域Ａ、Ｂ、Ｃにそれぞれ分かれている。
【０００６】
共振周波数及びその温度特性の調整については、調整膜５、６、７の所定位置をスポット的に除去する調整膜の質量調整によって行う。共振周波数及びその温度特性の変化量は図７（ａ）、（ｂ）のようにそれぞれ異なる。図７（ａ）は特許文献１の図１４を、図７（ｂ）は同じく特許文献１の図１２をそのまま引用したものである。なお、特性が変化する傾向は調整膜５、６、７で同じであり、図７（ａ）、（ｂ）は調整膜５、６、７のいずれか一つの特性を示している。
【０００７】
図７（ａ）に示すように、調整膜５、６、７の調整領域のうち、の一部を除去すると共
振周波数は必ず上昇するが、その変化量は除去位置が脚幅のいずれかの縁に近いとき大きく、中心軸上では小さい。また図７（ｂ）に示すように、共振周波数の温度特性における１次温度係数の調整膜を除去する前後での相対値は、振動脚の幅方向の両縁部を加工したときは変化が小さく、幅方向の中心線付近を加工したときには変化が大きい。さらに、脚先端側では負方向に、基部側に正方向に変化する。
【０００８】
なお、１次温度係数が正方向に変化すると、頂点温度は負方向にずれ、１次温度係数が負方向に変化すると、頂点温度は正方向にずれる。図７（ａ）においては、調整膜の除去前後の相対値のみが記載されており絶対値が不明ではあるが、本発明者による実験の結果、調整膜５、６、７のＢ部の脚先端側を除去すると１次温度係数は上昇し、頂点温度を下げる傾向であることがわかった。また、脚先端からの除去量を増やしていくと、１次温度係数は減少に転じ、頂点温度は上がる傾向になることがわかった。
【０００９】
これにより、調整膜５、６、７のＡまたはＣ部を除去すると温度特性をあまり変化させることなく共振周波数の調整ができ、Ｂ部を除去する場合は共振周波数をあまり変化させることなく、温度特性の調整ができるため、それぞれ調整膜を除去する部位を使い分けて選択的に調整できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１３−７８０４３号公報（第７〜１１頁、図４、図１２、図１４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に開示の技術においては、温度特性を推定するために脚の幅Ｗ、脚の厚みＨ、励振電極の厚みｔなどの複数の寸法測定から行っており、多数のパラメータから推定された温度特性の精度を十分高くするためには精密に計測する必要がある。また、実測によって温度特性を調べる方法も記載されているが、温度を変化させながら共振周波数を調べる方法もまた、膨大な測定数となる。このため、上記の方法では振動子単体ではもとより、水晶ウェハー上に複数の圧電振動子が形成された状態での実施は工程数が膨大になり相当な労力が必要である。
さらに、共振周波数と温度特性は、図７（ａ）、（ｂ）を参照しても明らかなとおり完全に独立して調整できるとは言えず、どちらか一方の特性を調整した後に、他方の調整を行っても、最初に調整を行った一方の特性は所望値からずれてしまう。さらに、温度特性の調整加工をした後に、調整後の振動子にもとづいて周波数を測定し、その測定結果に基いて加工をする必要があるため工程が複雑である。
【００１２】
本発明の目的は、圧電振動子の製造過程において、ウェハー上に形成された複数の圧電振動子を調整する前の共振周波数及び温度特性の頂点温度を測定して得られる基準周波数からのずれ量に対する頂点温度の相関と、加工位置に応じた調整後の頂点温度と元のずれ量との相関を利用し、個片化した圧電振動子に対してはもとより、ウェハーレベルであっても個々の調整前のずれ量から、共振周波数と頂点温度とを一括して調整できる調整領域内の位置及び範囲を加工することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の圧電振動子の製造方法は、上記目的を達成するため、以下の構成を採用する。
【００１４】
基部と、基部から延出する振動脚とを備え、振動脚の表面に周波数の調整領域を有する圧電振動子の製造方法であって、基準周波数を定め、複数の調整前圧電振動子のそれぞれ
について、共振周波数と温度特性の頂点温度とを求め、基準周波数に対する共振周波数のずれ量と頂点温度との相関を求める調整前相関算出工程と、それぞれの調整前圧電振動子における調整領域のうち振動脚の延出方向に対して第１の端部側を所定量加工したときの、元のずれ量に対する加工後の頂点温度の相関を求める第１加工後相関算出工程と、それぞれの調整前圧電振動子における調整領域のうち振動脚の延出方向に対して第２の端部側を所定量加工したときの、元のずれ量に対する加工後の頂点温度の相関を求める第２加工後相関算出工程と、基準頂点温度を定め、調整前相関算出工程と第１加工後相関算出工程と第２加工後相関算出工程とにおけるそれぞれの相関及び基準頂点温度により、調整前圧電振動子のずれ量に応じた調整領域の位置及び範囲を加工する調整領域加工工程と、を有することを特徴とする。
【００１５】
このような構成にすることによって、圧電振動子の基準周波数と頂点温度とを１つの調整工程によって所定の値に調整することができる。また、個々の圧電振動子が圧電材料から分離される前にこの加工を行うことができ、量産上都合が良い。
【００１６】
また、第１加工後相関算出工程における加工後の頂点温度が、第２加工後相関算出工程における加工後の頂点温度よりも大きいとき、調整領域加工工程において、第１加工後相関算出工程における相関と基準頂点温度との関係から、第１加工後相関算出工程における個々の頂点温度が基準頂点温度よりも大きく、第２加工後相関算出工程における個々の頂点温度が基準頂点温度より小さい範囲では、調整領域における第１の端部側と第２の端部側との間の領域を加工するようにしてもよい。
【００１７】
このような構成にすることによって、頂点温度が所定の範囲内にあるときは、この領域を加工することによって基準周波数と頂点温度の双方を基準値に合わせこむことができる。
【００１８】
また、第１加工後相関算出工程における加工後の頂点温度が、第２加工後相関算出工程における加工後の頂点温度よりも大きいとき、調整領域加工工程において、第１加工後相関算出工程における相関と基準頂点温度との関係から、第１加工後相関算出工程における加工後の頂点温度が基準頂点温度よりも小さい範囲では、調整領域の第１の端部側から所定量までの範囲を加工するようにしてもよい。
【００１９】
このような構成にすることによって、基準周波数と頂点温度の双方をなるべく基準値に合わせこむことができる場合がある。
【００２０】
また、第１加工後相関算出工程における加工後の頂点温度が、第２加工後相関算出工程における加工後の頂点温度よりも大きいとき、調整領域加工工程において、第２加工後相関算出工程における相関と基準頂点温度との関係から、第２加工後相関算出工程における加工後の頂点温度が基準頂点温度よりも大きい範囲では、調整領域の第２の端部から所定量までの範囲を加工するようにしてもよい。
【００２１】
このような構成にすることによって、基準周波数と頂点温度の双方をなるべく基準値に合わせこむことができる場合がある。
【００２２】
また、第１加工後相関算出工程及び第２加工後相関算出工程におけるそれぞれの相関の一方が基準頂点温度よりも大きく、他方が基準頂点温度よりも小さくなる頂点温度一致範囲において、頂点温度一致範囲がなるべく広くなるようなカット角の調整前圧電振動子の圧電基板を用意する圧電基板準備工程を有するようにしてもよい。
【００２３】
このようにすることによって、頂点温度の調整可能な範囲を最大に広げることができる
。
【発明の効果】
【００２４】
本発明により、圧電振動子の製造過程において、共振周波数と頂点温度の偏差を簡便な手法を用いて検出し、それらを総合的に調整することができる、振動子の量産に適する圧電振動子の製造方法を提供することができる。また、振動子がまだ圧電材料のウェハー上にまだ切り離されない状態にあっても適用することができ、量産に適する圧電振動子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例１における圧電振動子の正面図であって、（ａ）は加工前の調整前圧電振動子を、（ｂ）は加工後の圧電振動子の調整領域を示す図１（ａ）の振動脚の部分拡大図である。
【図２】本発明の実施例１における、加工前の圧電振動子の頂点温度と基準周波数からのずれ量との相関及び加工後の圧電振動子の頂点温度と元のずれ量の相関を示すグラフである。
【図３】本発明の実施例１における、ｆ調及び頂点温度調整の両者を達成することができる調整可能範囲を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例１における、ずれ量に対する調整領域内の加工範囲を示すためのグラフである。
【図５】複数の圧電振動子がウェハー上に形成された状態を示す正面図である。
【図６】従来技術における、圧電振動子の調整部位を示す正面図である。
【図７】従来技術における、調整部位を加工したときの特性変化を示すグラフであって、（ａ）は共振周波数の変化を、（ｂ）は一次温度係数の変化を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。図面は、必要に応じて誤解のない範囲で簡略化したものもある。また、同一の構成には同一の符号を付与している。
【実施例１】
【００２７】
［圧電振動子の形状・構造：図１］
図１は、実施例１に用いる圧電振動子１００の正面図であり、図１（ａ）は調整前圧電振動子における調整領域の加工前の状態を示し、図１（ｂ）は圧電振動子の加工後の状態を示す調整領域の拡大図である。
図１（ａ）に示すように、圧電振動子１００は平板状で三脚型の捩り振動子を示し、基部１から平行に延出する同形の３本の振動脚２、３、４を備える。振動脚２、３、４はその長軸の回りに、隣接する脚同士は互いに反対方向になるように捩り振動を行う。圧電振動子１００には、その母材となる圧電材料の異方性に対応した方向性を与える。例えば、母材が水晶である場合、振動子の板面は各脚に垂直に圧電結晶の電気軸（ｘ軸とも言う）を含む。また板面は、平坦な周波数温度特性を得るため、結晶の光軸（ｚ軸ともいう）と約２５〜４５度の範囲で所定の角度をなす。その結果、各脚の長手方向は、結晶の機械軸（ｙ軸ともいう）とは傾いている。
【００２８】
振動脚２、３、４の基部１側の正面には、励振電極膜１４、１５、１６が設けられる。各振動脚２，３，４には図示しない両側面にも両側面励振電極膜が設けられており、それら両側面励振電極膜は、各脚の正面側の連結電極膜１７、１８、１９によって接続されている。基部１の正面には、励振回路と接続するための電極パッド１２，１３が設けられ、また駆動電極１４、１５、１６と両側面駆動電極と電極パッド１２、１３とを連結するリード電極２０、２１、２２が設けられる。
【００２９】
圧電振動子１００の図示しない裏面（背面）側の表面には、電極パッド１２、１３、励振電極膜１４、１５、１６、連結電極膜１７、１８、１９と同様のパターンの導電膜が、圧電振動子の板面に平行な厚みの中央となる面に関して鏡面対称的に設けられている。
【００３０】
励振電極膜１４、１５、１６、連結電極膜１７、１８、１９、リード電極膜２０、２１、２２等は、例えばクロム２００Åの上に金のスパッタ膜１２００Åが形成された導電性の薄膜である。電極パッド１２、１３は振動子容器内の端子との固着強度の観点からまたこれらとは異なる構成の膜を用いることがある。
【００３１】
調整膜５、６、７は、それらをレーザー加工等によって部分的に除去することにより、圧電振動子の共振周波数の調整（以後、ｆ調又はｆ調加工と称することにする）や頂点温度の調整の加工を行うための膜であり、調整領域８は各調整膜５，６，７の範囲を意味する。例えば、付加質量効果を得るため、例えば薄い下地膜の上に比重の大きい金属膜である金や銀を１〜３．５μｍ程の厚さで積層したもので、通常は振動脚２、３、４の正面側に設けられる。その位置や幅は特に限定されることはないが、例えば各振動脚の先端から脚長の約１／３程度の長さ範囲（実長では例えば１ｍｍ程度）である。
【００３２】
図１（ｂ）に示すように、後述する調整領域加工工程によって調整領域８の除去位置や除去量を求め、該当する位置（距離ｄ１から距離ｄ２までの間）の調整膜５、６、７が除去される。この除去された領域をｆ調部位９、１０，１１とする。各振動脚２、３、４は極力同形状、同条件で形成してあるし、加工後の振動バランス等の特性が乱れるのを避けるため、ｆ調部位９、１０、１１はいずれも各振動脚について同じ位置（例えば脚先端からの距離および質量除去長さ）を選択するのが好ましい。
【００３３】
［ｆ調部位の位置算出方法：図２〜図４］
続いて、図２から図４を用いて調整領域８内のｆ調部位９、１０、１１の位置の算出方法を説明する。図２は、上述の圧電振動子１００の基準周波数に対する共振周波数のずれ量と温度特性の頂点温度との相関を示すグラフであり、加工前（ｆ調及び温度特性が未調整）の調整前圧電振動子の相関と、加工後の圧電振動子における加工前のずれ量（以降、元のずれ量という）に対する加工後の頂点温度の相関とを示す。横軸はずれ量（又は元のずれ量）を示し調整前の共振周波数を加工によって所望の共振周波数の値まで上昇させるために必要な周波数の変化量を示す。縦軸は温度特性の頂点温度である。なお、振動脚の質量の除去加工によって共振周波数を調整する場合、共振周波数は必ず上昇する傾向にあるので、調整前圧電振動子の共振周波数は基準値（０ｐｐｍ）よりやや低めを狙い、頂点温度は水晶からの振動子のカット角及び振動脚の各部寸法を選んで、調整前の状態でも極力基準値（例えば２５°Ｃ）近傍になるようにしておく。
【００３４】
図２のグラフにおいて、太い実線で示した曲線３０は、複数の調整前圧電振動子のそれぞれについて、共振周波数と温度特性の頂点温度とを求め、基準周波数に対する共振周波数のずれ量と頂点温度との相関を求める調整前相関算出工程によって得られた曲線であり、調整前圧電振動子におけるずれ量（横軸）と頂点温度（縦軸）との関係を示している。曲線３０は、実験によれば、多少のバラツキはあるもののほぼ直線に近くなる。即ち、極力同じ製造工程を経て作った圧電振動子は、要求されるずれ量が大きいほど頂点温度が高くなる結果が得られた。また、直線３１（点線）は基準頂点温度を示し、本実施例では２５°Ｃであるとしている。
【００３５】
一点鎖線で示した曲線３２は、第１加工後相関算出工程によって得られた曲線である。この第１加工後相関算出工程では、それぞれの調整前圧電振動子における調整領域８のうち振動脚２、３、４の延出方向に対して第１の端部側である基部１側を所定量だけ加工したときの、元のずれ量に対する加工後の頂点温度の相関を求めている。例えば、調整前圧
電振動子の各振動脚２、３、４の調整可能範囲８の基部１側の端から出発して、各振動脚２、３、４の先端側に向かって、必要な共振周波数になるまで調整膜５、６、７の各々を除去したときの、ｆ調後に得られる頂点温度の値を示したものである。また、二点鎖線で示した曲線３３は、第２加工後相関算出工程によって得られた曲線である。第２加工後相関算出工程では、それぞれの調整前圧電振動子における調整領域８のうち振動脚２、３、４の延出方向に対して第２の端部側である先端側を所定量だけ加工したときの元のずれ量に対する加工後の頂点温度との相関を求めている。例えば、上述の曲線３２のときとは逆に、調整可能範囲８の振動脚２，３，４の先端側から基部１側に向かって必要な共振周波数になるまで調整膜５、６、７の各々を除去したときの、ｆ調後に得られる頂点温度の値を示したものである。
【００３６】
実施例１においては図２に示すように、曲線３２、３３より、ｆ調加工と共に頂点温度を下げる方向に変化させることができるが、その変化量は基部１側をｆ調加工すると比較的小さく、先端側をｆ調加工する場合は比較的大きいことがわかる。つまり、第１の端部側である基部１側を所定量だけ加工したときの第１加工後相関算出工程における加工後の頂点温度が、第２の端部側である先端側を所定量だけ加工したときの第２加工後相関算出工程における加工後の頂点温度よりも大きいことを示している。
そして、基部１側、先端側のうちどちら側に近い位置を重点的に加工するかによって、ｆ調後の頂点温度をある範囲で制御することができることが理解できる。
【００３７】
図３は図２に基づいて、圧電振動子に好ましいｆ調がなされた結果を図示したグラフである。太い点線で示した曲線３４は、個々の調整前圧電振動子に対して適切なｆ調加工をした後の頂点温度を表している。曲線３０、３２、３３、基準頂点温度３１は、それぞれ図２で説明したものと同じであるため説明を省略する。図２に示すように、曲線３４は、曲線３２のうち基準頂点温度３１より下側にある部分３４ａと、曲線３３のうち基準頂点温度３１より上側にある部分３４ｃと、３４ａと３４ｃの間であって、基準頂点温度３１と一致する水平部分３４ｂの３つの部分を有する。
【００３８】
適切なｆ調加工後の頂点温度が曲線３４となる理由を以下に説明する。
ｆ調加工後に実現する頂点温度は、基準頂点温度３１に一致するのが望ましい。従って、第１の端部である基部１側から所定量を加工したときの第１加工後相関算出工程によって算出された曲線３２において、個々の頂点温度が基準頂点温度３１よりも大きい範囲、また第２の端部である先端側から所定量を加工したときの第２加工後相関算出工程によって算出された曲線３３においては、個々の頂点温度が基準頂点温度３１より小さい範囲となる領域を調整領域８のうち基部１側と先端側との間の適切な位置としてｆ調加工する。これにより、ｆ調を達成するとともに、頂点温度を基準頂点温度３１に一致することができる。このときのｆ調加工後の頂点温度が曲線３４の部分３４ｂである。
よって、調整前圧電振動子のずれ量がこの範囲にあるときは、調整膜５、６、７の調整可能領域８のうち基部１側の端部と先端側の端部との間の所定領域をｆ調加工すれば（例えば図１のｆ調部位９、１０、１１）、ｆ調加工により共振周波数を基準周波数に合わせることができるとともに頂点温度を基準頂点温度３１にすることができる。
【００３９】
また、ｆ調加工をしても基準頂点温度３１に達することが出来ない領域では、共振周波数は基準周波数に合わせ込み、頂点温度はできるだけ基準頂点温度３１近い値になるようにすることが好ましい。
例えば、図３において第１の端部である基部１側から所定量を加工したときの第１加工後相関算出工程によって算出された曲線３２と基準頂点温度３１との関係から、曲線３２における加工後の頂点温度が基準頂点温度３１よりも小さい範囲では、曲線３２に沿ったｆ調、つまり第１の端部である基部１側から所定量を加工する。これにより、共振周波数を基準周波数に合わせこむとともに、ｆ調加工後の頂点温度の低下を出来る限り抑えるこ
とができる。よって、調整前圧電振動子のずれ量がこの範囲にあるときは、調整領域８（図１参照）の基部１側の端部からｆ調加工をする。この結果が曲線３４の部分３４ａである。
【００４０】
また、図３において第２の端部である先端側から所定量を加工したときの第２加工後相関算出工程によって算出された曲線３３と基準頂点温度３１との関係から、曲線３３における加工後の頂点温度が基準頂点温度３１よりも大きい範囲では、曲線３３に沿ったｆ調、つまり第２の端部である先端側から所定量を加工する。これにより、共振周波数を基準周波数に合わせこむとともに、頂点温度の上昇を出来る限り抑えることができる。よって、調整前圧電振動子のずれ量がこの範囲にあるときは、調整領域８の先端側の端部からｆ調加工をすることになる。これが曲線３４の部分３４ｃである。
なお、上述した曲線３４に対応する調整領域８の具体的な加工位置と範囲（加工量）の例は、後述する。
【００４１】
振動子の共振周波数の温度特性は、頂点温度付近ではその変化が比較的小さいため、ｆ調加工後の頂点温度が基準頂点温度に一致する（ずれ量が３４ｂとなる範囲である）ことが理想であるが、基準頂点温度の上下に多少ずれても、圧電振動子の使用目的によっては周波数基準として十分に機能することが多い。
よって、ｆ調後の頂点温度のずれがない条件が求められている場合は、図３に示すように頂点温度一致範囲３５ａの範囲がｆ調加工範囲となる。また、ｆ調後の頂点温度のずれがある範囲（ずれ量が３４ａまたは３４ｃの一部または全部の領域）で許容した場合は、頂点温度一致範囲３５ａよりも幅が広い頂点温度許容範囲３５ｂがｆ調加工範囲となる。後者においては、歩留まりを高くできる効果がある。
【００４２】
続いて、調整前圧電振動子のずれ量に応じて調整領域８のどの位置、どの範囲をｆ調部位９、１０、１１として選択すれば共振周波数と頂点温度を共に基準値にし得るかを求め、該当する位置を加工する調整領域加工工程について、図４を用いて説明をする。
【００４３】
図４は、調整前圧電振動子の調整領域８のうち、ずれ量に応じて加工する位置及び範囲を示すためのグラフである。横軸は調整前圧電振動子のずれ量を示し、縦軸は調整領域８における振動脚２、３、４の先端側からの距離を示す。実線で示した曲線３６は一方の加工領域端を示す曲線であり、例えば図１（ｂ）の距離ｄ１を示す。また、点線で示した曲線３７は他方の加工領域端を示す曲線であり、例えば図１（ｂ）の距離ｄ２を示している。つまり、ｆ調部位９、１０、１１の加工位置及び範囲は曲線３６と曲線３７の範囲であることを意味する。
そして、図４に示したずれ量に対応する範囲を加工することによって、図３の曲線３４のｆ調及び温度特性の調整を行うことができるのである。
【００４４】
図４に示すような調整領域の加工位置と範囲を示す相関の算出については、各加工位置における共振周波数の変化及び頂点温度の変化を実験またはシミュレーション計算の結果に基づいて実験式を構築したり、加工位置を示す数値テーブルを作成したりすればよい。
例えば、図２の曲線３２や曲線３３を算出するときに、各ずれ量におけるそれぞれの端部からの加工距離を記録しておき、その情報から各加工位置での共振周波数及び頂点温度の変化量を計算により求め、各ずれ量（ｐｐｍ）のときに適切な周波数の調整と頂点温度の調整とができるような加工距離及び加工位置を示すデータを算出すればよい。
また、上述の方法とは別に、任意の加工位置における加工距離（加工幅）に対する共振周波数の変化と、頂点温度の変化を求める実験をしておき、それを元に各ずれ量（ｐｐｍ）のときに適切な共振周波数の調整と頂点温度の調整とができるような加工距離及び加工位置を示すデータを算出してもよく、これらの方法は併用してもよい。
【００４５】
図４において一点鎖線と二点鎖線の間の加工範囲４１は、加工によって図３の部分３４ｂに調整できる範囲であることに対応している。
また、一点鎖線よりもずれ量が小さい加工範囲４０は、加工によって図３の部分３４ａに調整できる範囲であることに対応している。
さらに、二点鎖線よりもずれ量が大きい加工範囲４２は部分３４ｃに対応する。ここで、調整領域８の長さ（振動脚の基部からの延出方向の長さ）は有限な値であるため、加工範囲４０における曲線３７は調整膜の基部１側の端部であることを意味する。また、加工範囲４２の曲線３６は調整膜の先端側の端部であることを意味する。実施例１においては調整領域８の長さは５５０μｍとして説明する。
【００４６】
例えば、ずれ量が８０００ｐｐｍ（図３における部分３４ｂの範囲）である場合は、調整領域８の先端側から１５０μｍ（図１（ｂ）の距離ｄ１であり、図４の曲線３６に対応）の位置から加工を開始して４２０μｍ（図１（ｂ）の距離ｄ２であり、図４の曲線３７に対応）の位置までを加工することにより、ｆ調と温度特性の調整が完了する。同様にずれ量が４０００ｐｐｍ（図３における部分３４ａの範囲）である場合は、調整領域８の先端側から４００μｍ（同様に、距離ｄ１であり、曲線３６に対応）の位置から加工を開始して５５０μｍ（同様に、距離ｄ２であり、曲線３７に対応）の位置（調整領域８の基部１側端部）で加工を終了することにより、頂点温度の減少を出来る限り抑えたｆ調ができる。
なお、曲線３６を加工の開始位置、曲線３７を加工の終了位置として説明したが、曲線３７側から開始して曲線３６側で終了してもよいし、この範囲を加工できさえすれば、開始位置と終了位置はどこであってもよい。
【００４７】
［実施例１の基本的な効果］
以上、説明した通り、圧電振動子の加工後の元のずれ量に対する頂点温度との相関を得ることにより、調整前の状態で、個々の圧電振動子のｆ調前の頂点温度と、必要なｆ調量とを関連づけてあらかじめ知ることができ、またｆ調加工部位の位置を選択することによって、ｆ調後の頂点温度を制御し、所望の共振周波数と所望の頂点温度（基準頂点温度）とを同一の加工で基準値または許容範囲に合わせ込めることができる。これにより複雑な工程を必要とせず量産的に極めて都合が良い。
【００４８】
なお、実施例１においては、加工後の頂点温度と元のずれ量との相関を示す曲線３２、３３はいずれも頂点温度が下がる傾向にあるとして説明を行ったが、一方または両方が調整前圧電振動子の頂点温度と比べて上昇する傾向にある場合でも、その曲線と基準頂点温度との関係に基づいて加工位置及び範囲を算出することができる。
また、各振動脚の調整領域８の加工部位を１箇所として説明したが、ｆ調加工部位を調整領域８の中に２箇所以上設けてもよいし、それらの加工部の面積の比率を調節するようにしてもよい。
さらに、共振周波数の調整を面積で調整するとして説明を行ったが、面積を一定として振動脚の深さ方向の加工量で調整をしても良い。この場合、加工深さはレーザによる加工時間によって決まる。なお、調整できるずれ量の最大値は膜厚で決まる。
【００４９】
また、頂点温度の調整は圧電振動子１００を形成するための圧電基板のカット角によっても調整される。圧電基板のカット角を変化させた場合でも曲線３０、３２、３３の関係は維持したまま頂点温度だけが上下に変化することが実験的に確認されている。このことを利用して、圧電基板準備工程として、複数の調整前圧電振動子を出来る限りｆ調加工によって所望の共振周波数と頂点温度とに調整できるようなカット角を算出し、そのカット角の圧電基板を用意する工程を行う。圧電基板準備工程では、図３における第１加工後相関算出工程及び第２加工後相関算出工程におけるそれぞれの相関を示す曲線３２、３３の一方が基準頂点温度３１よりも大きく、他方が基準頂点温度３１よりも小さくなる頂点温
度一致範囲３５ａ、つまり、前述したｆ調加工によって部分３４ｂを達成できる範囲の幅が最も広くなるようにカット角を算出する。圧電基板のもととなる圧電結晶体及びその加工装置があるのであれば、算出したカット角となるように圧電結晶体から圧電基板を切り出す加工を行う。算出されたカット角の圧電基板を用意した後、上述の製造方法を行えば、より所望の基準頂点温度と所望の共振周波数の特性を満たした圧電振動子を多く生産することができる。
【００５０】
［複数の圧電振動子の形成及び調整について：図５］
平板状の圧電振動子は、量産上取り扱い易くするため、圧電材料を平板状に加工した大型の基板（ウェハー：その厚みは振動子の厚みに等しい）内に、多数の整列された振動子を、エッチング手法を用いて同時に形成し、また励振電極膜や調整膜もウェハー上で同時に一挙形成することがある。例えば図５に示すように、水晶材を所定の方位及び厚みでカットした圧電材料基板１０００を加工し、３つの圧電振動子１００が折り取り部１１０を介して形成されている。この圧電振動子１００は調整前の状態の調整膜であり個々の圧電振動子の構成は図１（ａ）と同様であるため説明を省略する。
【００５１】
このように複数の調整前圧電振動子が形成された状態における、個々の圧電振動子の製造方法について以下に説明する。
複数の調整前圧電振動子の個々の共振周波数を測定するため、例えば基板１０００を真空中に保持し、図示しない外部回路から電極プローブなどを個々の振動子の電極パッド１２、１３に接触させ、振動脚を発振させて共振周波数を測定する。
測定した個々の共振周波数に対して、図２の曲線３０を援用して必要なｆ調量と頂点温度を知り、先に説明した単体の圧電振動子の調整方法と同じ手順により、調整膜５、６、７をレーザー加工によって除去して調整が終わる。
その後、複数の圧電振動子１００のそれぞれを、圧電材料基板１０００から分離するため、各圧電振動子１００と連結している折り取り部１１０をエッチングや折り取りなどの物理加工により、圧電材料基板１０００から分離する。
【００５２】
以上説明した通り、多数個取りの場合においても、個々の圧電振動子を分離する前のウェハの状態で頂点温度を知り、共振周波数と温度特性を同時に合わせ込むことができるので、本発明の製造方法は極めて優れており、量産上の効果は大きい。また、ウェハ内で共振周波数のバラツキ分布傾向がわかっている場合、全ての振動子について共振周波数の測定を行う必要がなく、例えば圧電性基板の中央部と周辺部など特定の位置にある振動子を任意の数だけ選択して測定して、全体の傾向と照らしあわせてｆ調加工工程に移行してもよく、測定作業を簡略化することもできる。
なお、図４においては圧電振動子を３つのみ図示したが、これに限定されず、圧電振動子数は１０個〜数百個以上の多数にしてもよい。
【実施例２】
【００５３】
［圧電材料のエッチングによるｆ調加工］
実施例２について、図面を特に用いずに説明する。ｆ調加工の本質は、要するに振動脚の所定部位から質量の一部を取り除くことである。故に、圧電振動子に調整膜５、６、７のような比較的厚い膜を設けることは必須ではなく、振動子を形成する圧電材料の実質部分を除去してもよい。調整膜がない場合でも、振動子形状を適宜設定すれば、図２、図３における曲線３０、３２、３３のような特性が得られる。その質量除去部位は、実施例１に準じて、各振動脚の脚長の中ほどから先端までの領域から選ばれる。
【００５４】
この場合、質量除去の手法は、ドライエッチングまたはウェットエッチングが適している。水晶振動子の場合、ドライエッチングとしてはＤｅｅｐＲＩＥ法のようにアスペクト比の高い反応性イオンエッチングを行う。また、ウェットエッチングとしては、レジスト
材にフッ化水素酸に耐性のある材質を用いて振動子を覆い、レジスト材の一部（例えば図１のｆ調部位９、１０、１１に対応する部分）にレーザー加工又は他の手法により穴をあけて、その部分のみ水晶材をフッ化水素酸液に浸す。
レジスト材としては、励振電極膜１４、１５、１６や連結電極膜１７、１８、１９と同じ構成の金属膜を用いることができる。
【００５５】
連結電極膜１７、１８、１９は振動脚の側面電極（図１に図示なし）と共に振動脚の先端寄りの４つの面（正面、裏面即ち背面、側面）を覆うから、この連結電極膜を振動脚の先端部まで延長し、レジスト膜として用いることができる。ｆ調加工は、振動子の先端部のみをエッチング液に所定時間浸漬して行う。
【００５６】
［実施例２の効果］
実施例２の奏する特有の効果について述べる。実施例１のように振動脚に調整膜を厚膜として設けた場合、製造過程で振動子をリフロー炉に通すと、熱により生じた歪が厚膜に残留し、それが原因となって、共振周波数の経時変化（エージング）に悪影響が出ることがある。実施例２においては、電極膜は薄膜でよく、厚膜を用いないことにより残留歪が起こる影響を低減できるため、エージングに関して好結果、即ち共振周波数の長期安定性が得られる効果がある。
【００５７】
［実施例の変形例１］
既述の実施例１や２においては、圧電振動子の所定の面に調整膜を形成し、その調整膜を加工したときの元のずれ量に対する頂点温度との相関は図２のような傾向であるとして説明を行った。しかし、上述の傾向である圧電振動子の所定の面とは反対側の面、即ち既述の実施例における振動子の裏面（背面）側に調整膜５，６，７を形成し、加工を行った場合の元のずれ量に対する頂点温度との相関を調べた結果、先端側を加工した時の傾向と基部側を加工した時の傾向が逆転することがわかっている。即ち図２、図３における曲線３２が脚の先端側で加工を行った場合の元のずれ量に対する頂点温度の相関を表し、曲線３３が脚の基部側で加工を行った場合の元のずれ量に対する頂点温度の相関を表すことになる。
【００５８】
このように、圧電振動子の加工後の元のずれ量に対する頂点温度の相関が基部側の加工と先端側の加工とで傾向が逆になる場合には、その傾向データを測定するなどによって把握しておくことが好ましいが、元の相関である図２、図３とは逆になることを考慮してｆ調部位を決めるようにしてもよい。
さらに、この裏面（背面）側から加工した場合に傾向が逆転することを利用し、圧電振動子の一方の面側と反対側の面との両方に調整膜又はエッチングレジスト膜の穴を設け、ｆ調加工部位の位置を正面側と背面側とで異ならせることにより、振動脚の片面のみを加工するよりも、加工量に対する共振周波数と頂点温度の調整効果が最大で２倍程度まで拡げることができる。
【００５９】
なお、既述の各実施例やそれらの変形例においては、三脚型の圧電捩り振動子を例示した。しかしながら、二脚型の圧電捩り振動子も存在する。これは、基部より平行に突出する振動脚が２本であり、それぞれの振動脚はその長軸に関して互いに逆向きに捩り振動を行うものである。本発明におけるｆ調加工部位はどの振動脚についても同じ位置とされるので、二脚型圧電捩り振動子に対しても全く同様に適用でき、効果も等しい。
【００６０】
また、既述の各実施例やそれらの変形例は、主として圧電振動子の材料として水晶を想定しているが、他の圧電材料、例えばニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、ランガサイト等を用いて形成された振動子に対しても、ずれ量と頂点温度との相関の傾向が同じであるならば本発明を適用することができる。もちろん、使用する材料の性質に基づいて、
振動子の形状、切り出し角度、調整部位の位置、調整量などは適宜修正される。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
圧電振動子の基準周波数への調整と、温度特性の基準頂点温度への合わせ込みが一度の加工でできるので、圧電振動子の量産上きわめて好ましい製造方法である。
【符号の説明】
【００６２】
１  基部
２、３、４  振動脚
５、６、７  調整膜
８  調整領域
９、１０、１１  ｆ調部位
１２、１３  電極パッド
１４、１５、１６  励振電極膜
１７、１８、１９  連結電極膜
２０、２１、２２  リード電極膜
３０  調整前前の圧電振動子のずれ量と頂点温度との相関曲線
３１  基準頂点温度
３２  基部側加工時の元のずれ量に対する頂点温度の相関曲線
３３  先端側加工時の元のずれ量に対する頂点温度の相関曲線
３４  ｆ調後の頂点温度を示す曲線
３５ａ  頂点温度一致範囲
３５ｂ  頂点温度許容範囲
３６、３７  加工領域端を示す曲線
１００  圧電振動子
１１０  折り取り部
１０００  圧電材料基板
ｄ１、ｄ２  調整領域における加工範囲の端部までの距離
Ａ、Ｂ、Ｃ  従来例の調整領域
ｗ  脚の幅
Ｈ  脚の厚み
ｔ  励振電極の厚み
Ｔ  調整膜の厚み
【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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