(57)【要約】【課題】本発明は、封止後の周波数のためのレーザービームの照射を減らしてガスの発生を減らすことを目的とする。【解決手段】レーザービームで第１の金属膜形成領域５６の一部を除去する。第１の金属膜形成領域５６の一部が除去された圧電振動片１０を、振動腕１４が基部１２から枠壁部６４に向かって延びるように配置して、底部６２に固定する。シーム接合によって枠壁部６４に蓋を接合して、圧電振動片１０が固定されたパッケージ６０の開口を蓋１００によって塞ぐ。その後、光透過性部材１１４を介して、認識マーク５５の位置を認識してレーザービームで第２の金属膜形成領域５８の一部を除去する。光透過性部材１１４は、蓋１００がパッケージ６０の開口を塞いだときに、第２の金属膜形成領域５８及び認識マーク５５とオーバーラップするが第１の金属膜形成領域５６とはオーバーラップしないように、蓋１００の枠壁部６４との接合部から離れた位置に配置されている。【選択図】図６
2009017005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、前記基部から延びる振動腕と、前記振動腕に形成された第１及び第２の金属膜形成領域との相対的位置が固定された認識マークと、を有し、前記第２の金属膜形成領域は前記第１の金属膜形成領域よりも前記基部に近い領域に形成されている圧電振動片を用意する工程と、
前記第１の金属膜形成領域の一部を除去し、第１の金属膜除去部を形成する工程と、
底部と前記底部を囲む枠壁部とを含み前記底部の上方に開口を有するパッケージを用意する工程と、
前記第１の金属膜形成領域の一部が除去された前記圧電振動片を、前記振動腕が前記基部から前記枠壁部に向かって延びるように配置して、前記底部に固定する工程と、
貫通穴を有する枠体と、前記貫通穴に設けられた光透過性部材と、を有する蓋を用意する工程と、
前記枠壁部に前記蓋を接合して、前記圧電振動片が固定された前記パッケージの前記開口を前記蓋によって塞ぐ工程と、
前記パッケージの前記開口を前記蓋によって塞ぐ工程の後に、前記光透過性部材を介して、前記認識マークの位置を認識してレーザービームで前記第２の金属膜形成領域の一部を除去する工程と、
を含み、
前記蓋が前記パッケージの前記開口を塞いだときに、前記光透過性部材は、前記第２の金属膜形成領域及び前記認識マークとオーバーラップし、前記枠体の前記貫通孔の周りが、前記第１の金属膜除去部とオーバーラップするように、前記蓋の前記枠壁部との接合部から離れた位置に配置されてなる圧電振動子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載された圧電振動子の製造方法において、
前記パッケージの前記開口を前記蓋によって塞ぐ工程は、シーム接合によって前記枠壁部に前記蓋を接合する工程を含む圧電振動子の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載された圧電振動子の製造方法において、
前記認識マークは、前記第２の金属膜形成領域の前記基部側の端である圧電振動子の製造方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載された圧電振動子の製造方法において、
前記認識マークは、前記第２の金属膜形成領域よりも前記基部側に形成されている圧電振動子の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載された圧電振動子の製造方法において、
前記枠体の前記貫通穴の周りが、前記第１の金属膜形成領域とオーバーラップするように、前記蓋が前記パッケージの前記開口を塞ぐ位置に配置されている圧電振動子の製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載された圧電振動子の製造方法において、
前記第１の金属膜形成領域を、前記第２の金属膜形成領域よりも厚く形成する圧電振動子の製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載された圧電振動子の製造方法において、
前記パッケージの前記開口を前記蓋によって塞ぐ工程後であって、前記第２の金属膜形成領域の一部を除去する工程前に、前記蓋によって塞がれた前記パッケージの内部を真空にする工程をさらに含む圧電振動子の製造方法。
【請求項８】
基部と、前記基部から延びる振動腕と、前記振動腕に形成された第１及び第２の金属膜形成領域との相対的位置が固定された認識マークと、を有し、前記第２の金属膜形成領域は前記第１の金属膜形成領域よりも前記基部に近い領域に形成され、前記第１の金属膜形成領域には第１の金属膜除去部が形成され、第２の金属膜形成領域には第２の金属膜除去部が形成されている圧電振動片と、
底部と前記底部を囲む枠壁部とを含み前記底部の上方に開口を有し、前記振動腕が前記基部から前記枠壁部に向かって延びるように前記圧電振動片が前記底部に固定されたパッケージと、
貫通穴を有する枠体と、前記貫通穴に設けられた光透過性部材と、を有し、前記枠壁部に接合されて、前記パッケージの前記開口を塞ぐ蓋と、
を含み、
前記光透過性部材は、前記第２の金属膜形成領域及び前記認識マークとオーバーラップし、前記枠体の前記貫通穴の周りが、前記第１の金属膜除去部とオーバーラップするように、前記蓋の前記枠壁部との接合部から離れた位置に配置されてなる圧電振動子。
【請求項９】
請求項８に記載された圧電振動子において、
前記枠体は、シーム接合によって前記枠壁部に接合されている圧電振動子。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載された圧電振動子において、
前記第１の金属膜形成領域は、前記第２の金属膜形成領域よりも厚い圧電振動子。
【請求項１１】
請求項８ないし１０のいずれか１項に記載された圧電振動子において、
前記蓋によって塞がれた前記パッケージの内部が真空にされている圧電振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電振動片をパッケージ内に固定して蓋で封止することが知られおり、封止後に内部の光学的な認識が可能になるように窓部材が設けられた蓋を使用することが知られている（特許文献１）。また、窓部材を通して、レーザービームによって、圧電振動片の振動腕に形成された金属膜を除去することで軽くして、周波数を調整することも知られている。しかし、レーザービームによる金属膜の除去はガスを発生させるので、できるだけこれを少なくすることが要望されている。
【特許文献１】特開２００５−１９１３１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、封止後の周波数のためのレーザービームの照射を減らしてガスの発生を減らすことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（１）本発明に係る圧電振動子の製造方法は、
基部と、前記基部から延びる振動腕と、前記振動腕に形成された第１及び第２の金属膜形成領域との相対的位置が固定された認識マークと、を有し、前記第２の金属膜形成領域は前記第１の金属膜形成領域よりも前記基部に近い領域に形成されている圧電振動片を用意する工程と、
前記第１の金属膜形成領域の一部を除去し、第１の金属膜除去部を形成する工程と、
底部と前記底部を囲む枠壁部とを含み前記底部の上方に開口を有するパッケージを用意する工程と、
前記第１の金属膜形成領域の一部が除去された前記圧電振動片を、前記振動腕が前記基部から前記枠壁部に向かって延びるように配置して、前記底部に固定する工程と、
貫通穴を有する枠体と、前記貫通穴に設けられた光透過性部材と、を有する蓋を用意する工程と、
前記枠壁部に前記蓋を接合して、前記圧電振動片が固定された前記パッケージの前記開口を前記蓋によって塞ぐ工程と、
前記パッケージの前記開口を前記蓋によって塞ぐ工程の後に、前記光透過性部材を介して、前記認識マークの位置を認識してレーザービームで前記第２の金属膜形成領域の一部を除去する工程と、
を含み、
前記蓋が前記パッケージの前記開口を塞いだときに、前記光透過性部材は、前記第２の金属膜形成領域及び前記認識マークとオーバーラップし、前記枠体の前記貫通孔の周りが、前記第１の金属膜除去部とオーバーラップするように、前記蓋の前記枠壁部との接合部から離れた位置に配置されてなる。
【０００５】
本発明によれば、蓋封止前に第１の金属膜除去部を形成して周波数を所望の値に近づけているので、蓋封止後における周波数調整のための第２の金属膜形成領域の除去量は少ない量で足り、ガスの発生が少ない。また、光透過性部材の径を小さくすることができ、信頼性の高い圧電振動子を提供することができる。シーム接合によって蓋を接合するので、局所的な加熱を行うが全体的な加熱はしない。そのため、熱によって圧電振動片に生じる歪みが少ないので、周波数調整のための第２の金属膜形成領域の除去は少ない量の除去で足り、ガスの発生が少ない。なお、シーム接合を行うときに光透過性部材の歪みを抑えるため、光透過性部材の位置を、シーム接合を行う部分から離してある。また、圧電振動片をパッケージに取り付ける前にレーザービームで第１の金属膜形成領域の一部を除去して、既に周波数調整を行っているため、さらに第２の金属膜形成領域の除去量を少なくすることができる。
（２）この振動子の製造方法において、
前記パッケージの前記開口を前記蓋によって塞ぐ工程は、シーム接合によって前記枠壁部に前記蓋を接合する工程を含んでも良い。
【０００６】
本発明によれば、シーム接合によって蓋を接合するので、局所的な加熱を行うが全体的な加熱はしない。そのため、熱によって圧電振動片に生じる歪みが少ないので、周波数調整のための第２の金属膜形成領域の除去は少ない量の除去で足り、ガスの発生が少ない。なお、シーム接合を行うときに光透過性部材の歪みを抑えるため、光透過性部材の位置を、シーム接合を行う部分から離してある。また、圧電振動片をパッケージに取り付ける前にレーザービームで第１の金属膜形成領域の一部を除去して、既に周波数調整を行っているため、さらに第２の金属膜形成領域の除去量を少なくすることができる。
（３）この振動子の製造方法において、
前記認識マークは、前記第２の金属膜形成領域の前記基部側の端であっても良い。
（４）この振動子の製造方法において、
前記認識マークは、前記第２の金属膜形成領域よりも前記基部側に形成されていても良い。
（５）この振動子の製造方法において、
前記枠体の前記貫通穴の周りが、前記第１の金属膜形成領域とオーバーラップするように、前記蓋が前記パッケージの前記開口を塞ぐ位置に配置されていても良い。
（６）この振動子の製造方法において、
前記第１の金属膜形成領域を、前記第２の金属膜形成領域よりも厚く形成しても良い。
（７）この振動子の製造方法において、
前記パッケージの前記開口を前記蓋によって塞ぐ工程後であって、前記第２の金属膜形成領域の一部を除去する工程前に、前記蓋によって塞がれた前記パッケージの内部を真空にする工程をさらに含んでも良い。
（８）本発明に係る圧電振動子は、
基部と、前記基部から延びる振動腕と、前記振動腕に形成された第１及び第２の金属膜形成領域との相対的位置が固定された認識マークと、を有し、前記第２の金属膜形成領域は前記第１の金属膜形成領域よりも前記基部に近い領域に形成され、前記第１の金属膜形成領域には第１の金属膜除去部が形成され、第２の金属膜形成領域には第２の金属膜除去部が形成されている圧電振動片と、
底部と前記底部を囲む枠壁部とを含み前記底部の上方に開口を有し、前記振動腕が前記基部から前記枠壁部に向かって延びるように前記圧電振動片が前記底部に固定されたパッケージと、
貫通穴を有する枠体と、前記貫通穴に設けられた光透過性部材と、を有し、前記枠壁部に接合されて、前記パッケージの前記開口を塞ぐ蓋と、
を含み、
前記光透過性部材は、前記第２の金属膜形成領域及び前記認識マークとオーバーラップし、前記枠体の前記貫通穴の周りが、前記第１の金属膜除去部とオーバーラップするように、前記蓋の前記枠壁部との接合部から離れた位置に配置されてなる。
（９）この圧電振動子において、
前記枠体は、シーム接合によって前記枠壁部に接合されていても良い。
（１０）この圧電振動子において、
前記第１の金属膜形成領域は、前記第２の金属膜形成領域よりも厚くても良い。
（１１）この圧電振動子において、
前記蓋によって塞がれた前記パッケージの内部が真空にされていても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
（圧電振動片（圧電振動子に組み込む前））
図１は、本発明の実施の形態に係る圧電振動子に使用される圧電振動片（音叉型圧電振動片）を示す平面図である。なお、圧電振動片１０の底面図は平面図と対称に表れる。圧電振動片１０は、水晶、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なる。圧電振動片１０は、基部１２と、基部１２から延びる一対の振動腕１４と、を含む。
【０００８】
図２は、図１に示す圧電振動片１０のII−II線断面拡大図である。振動腕１４は、相互に反対を向く表裏面１６と、表裏面１６を両側で接続する第１及び第２の側面２０，２２とを有する。
【０００９】
一方（図１で左側）の振動腕１４の第１の側面２０と、他方（図１で右側）の振動腕１４の第２の側面２２が対向するように並列している。第１の側面２０は、表裏面１６の間隔によって定義される振動腕１４の厚みの中央方向に高くなる山型となるように形成されている（図２参照）。第１の側面２０が描く山型の高さは、第１及び第２の側面２０，２２の間隔によって定義される振動腕１４の幅の、０％超１２．５％以下である。
【００１０】
振動腕１４は、基部１２に接続される根本部２４において、基部１２側に向けて幅を拡げてあり、広い幅で基部１２に接続するので剛性が高くなっている。振動腕１４は、第１及び第２の側面２０，２２の間隔によって定義される幅が、基部１２から先端に向けて細くなる第１のテーパ部２６を含む。第１のテーパ部２６を形成することにより、振動腕１４は振動しやすくなっている。振動腕１４は、第１のテーパ部２６よりも先端に近い位置に、幅が第１のテーパ部２６から先端に向けて太くなる第２のテーパ部２８を含む。第２のテーパ部２８は、錘の機能を果たすので、振動周波数を低くすることができる。振動腕１４は、第１及び第２のテーパ部２６，２８が接続される幅変更点Ｐが長溝３０よりも先端近くに位置するように形成されている。
【００１１】
振動腕１４には、表裏面１６に、長手方向に延びる長溝３０がそれぞれ形成されている。長溝３０によって振動腕１４が動きやすくなって効率的に振動するのでＣＩ値を下げることができる。長溝３０は、振動腕１４の長さの５０〜７０％の長さを有する。また、長溝３０は、振動腕１４の幅の６０〜９０％の幅を有する。
【００１２】
長溝３０は、第１の側面２０と背中合わせに延びる第１の内面３２と、第２の側面２２と背中合わせに延びる第２の内面３４と、を含む。第１の内面３２は第２の内面３４よりも、表裏面１６に対する角度が垂直に近くなっている。第１の内面３２は平坦面であってもよい。第２の内面３４も平坦面であってもよいが、図２に示す例では、異なる角度の面が接続されてなる。第１及び第２の側面２０，２２は、第２の内面３４よりも表裏面１６に対する角度（表裏面１６と接続する部分の角度）が垂直に近くなっている。
【００１３】
圧電振動片１０は、一対の支持腕３６を含む。一対の支持腕３６は、基部１２から一対の振動腕１４が延びる方向とは交差方向であってそれぞれ相互に反対方向に延び、一対の振動腕１４の延びる方向に屈曲してさらに延びる。屈曲することで、支持腕３６は小型化される。支持腕３６は、パッケージ６０に取り付けられる部分であり、支持腕３６での取り付けによって、振動腕１４及び基部１２は浮いた状態になる。
【００１４】
基部１２には、振動腕１４の表裏面１６と同じ側の面に括れた形状が表れるように、相互に対向方向に一対の切り込み３８が形成されている。一対の切り込み３８は、それぞれ、一対の支持腕３６が基部１２から延びて屈曲する方向の側で一対の支持腕３６に隣接して基部１２に形成されている。切り込み３８によって、振動腕１４の振動の伝達が遮断されるので、振動が基部１２や支持腕３６を介して外部に伝わること（振動漏れ）を抑制し、ＣＩ値の上昇を防止することができる。切り込み３８の長さ（深さ）は、基部１２の強度を確保できる範囲で長い（深い）ほど、振動漏れ抑制効果は大きい。一対の切り込み３８の間の幅（一対の切り込み３８に挟まれた部分の幅）は、一対の振動腕１４の対向する第１及び第２の側面２０，２２の間隔よりも小さくしてもよいし大きくしてもよいし、一対の振動腕１４の相互に反対を向く第１及び第２の側面２０，２２の距離よりも小さくしてもよいし大きくしてもよい。
【００１５】
振動腕１４には、励振電極膜が形成されている。励振電極膜は、１００Å以上３００Å以下の厚みを有する下地のＣｒ膜と、Ｃｒ膜上に形成された２００Å以上５００Å以下の厚みを有するＡｕ膜と、を含む多層構造であってもよい。Ｃｒ膜は水晶との密着性が高く、Ａｕ膜は電気抵抗が低く酸化し難い。励振電極膜は、第１及び第２の側面２０，２２にそれぞれ形成された第１及び第２の側面電極膜４２，４４と、第１及び第２の内面３２，３４にそれぞれ形成された第１及び第２の内面電極膜４６，４８と、を含む。励振電極膜によって、第１及び第２の励振電極５０，５２が構成される。
【００１６】
第１の励振電極５０は、長溝３０に形成された第１及び第２の内面電極膜４６，４８を含む。１つの長溝３０に形成された第１及び第２の内面電極膜４６，４８は、相互に連続的に形成されて電気的に接続されている。表裏面１６の一方（例えば表面）の長溝３０に形成された第１及び第２の内面電極膜４６，４８と、表裏面１６の他方（例えば裏面）の長溝３０に形成された第１及び第２の内面電極膜４６，４８と、は電気的に接続されている。すなわち、表裏面１６それぞれに形成された一対の第１の励振電極５０は電気的に接続されている。また、一方の振動腕１４に形成された一対の第１の励振電極５０は、基部１２上の表裏面１６それぞれに形成された引き出し電極５３に接続され、これらの引き出し電極５３が、他方の振動腕１４の第１又は第２の側面電極膜４２，４４に接続されることで電気的に接続される。
【００１７】
第２の励振電極５２は、第１及び第２の側面電極膜４２，４４を含む。また、第１及び第２の側面電極膜４２，４４は電気的に接続されている。その電気的接続は、振動腕１４の長溝３０が形成されていない部分において、表裏面１６の少なくとも一方（あるいは両方）上に形成された接続電極５４によってなされている。
【００１８】
一方の振動腕１４に形成された第１の励振電極５０と、他方の振動腕１４に形成された第２の励振電極５２と、は基部１２上の引き出し電極５３で電気的に接続されている。引き出し電極５３は、第２の励振電極５２が形成される振動腕１４の隣に並ぶ支持腕３６上に至るまで形成されている。引き出し電極５３は、支持腕３６の表裏面１６（あるいはさらに側面）に形成されている。支持腕３６上で、引き出し電極５３を外部との電気的接続部にすることができる。
【００１９】
振動腕１４には、表裏面１６の少なくとも一方上に、第１及び第２の金属膜形成領域５６，５８が形成されている。
【００２０】
図３は、図１に示す圧電振動片１０のIII−III線断面拡大図であり、第２の金属膜形成領域５８における振動腕１４の断面を示している。第２の金属膜形成領域５８は圧電材料に１００Å以上３００Å以下の厚みを有する下地のＣｒ膜９１と、Ｃｒ膜９１上に形成された２００Å以上５００Å以下の厚みを有するＡｕ膜９２と、を含む多層構造から構成される。これらの膜は、励振電極膜と共通の工程で形成する。
【００２１】
図４は、図１に示す圧電振動片１０のIV−IV線断面拡大図であり、第１の金属膜形成領域５６における振動腕１４の断面を示している。第１の金属膜形成領域５６には、第２の金属膜形成領域５８と同様に、Ｃｒ膜９１と、Ａｕ膜９２とが積層され、さらに、Ａｕ膜９３が積層されている。Ｃｒ膜９１が表面に拡散するのをＡｕ膜９２が防いでいるため、Ａｕ膜９３はＡｕ膜９２よりも粒径が大きく、粗雑な膜にしても良い。したがって、Ａｕ膜９３はＡｕ膜９２よりも成膜レートが高いプロセスを用いて形成することができる。
【００２２】
また、Ｃｒ膜９１、Ａｕ膜９２は、第１の金属膜形成領域５６と第２の金属膜形成領域５８の間で連続させ、第１及び第２の側面電極膜４２，４４を電気的に接続する接続電極５４として機能している。
【００２３】
第１及び第２の金属膜形成領域５６，５８は、振動腕１４の錘の役割を果たしており、その一部を除去することで錘の重さを調整することができる。振動腕１４の先端部の重さが重いほど振動腕１４の振動周波数が低くなり、軽いほど振動腕１４の振動周波数が高くなる。これを利用して周波数調整を行うことができる。第１の金属膜形成領域５６には、第１の金属膜除去部５７が形成されている。第１の金属膜除去部５７から振動腕１４の表裏面１６が露出している。
【００２４】
第２の金属膜形成領域の基部１２側の端、すなわち、Ｃｒ膜９１、Ａｕ膜９２の端部分は、認識マーク５５として利用される。認識マーク５５は、第１および第２の金属膜形成領域５６、５８との相対的な位置が固定される。
【００２５】
なお、Ａｕ膜９３を上面と下面の一方だけに形成する構成にしても良い。すなわち、第１の金属膜形成領域５６は、上面と下面の一方だけに設ける構成にしても、周波数を調整するための錘として機能する。また、第２の金属膜形成領域５８は、上面と下面の一方だけに設ける構成にしても、周波数を調整するための錘および接続電極５４として機能する。
【００２６】
（圧電振動片（圧電振動子に組み込む前）の変形例）
図１０は、本発明にかかる圧電振動片の変形例を示した図である。第１及び第２の金属膜形成領域１５６，１５８は、表裏面１６に直接形成されており、励振電極膜は、第１及び第２の金属膜形成領域１５６，１５８を避けて形成されている。第２の金属膜形成領域１５８は、第１の金属膜形成領域１５６よりも振動腕１４の先端から離れて形成されている。また、第１の金属膜形成領域１５６は、第２の金属膜形成領域１５８よりも厚く形成する。第１の金属膜形成領域１５６には、第１の金属膜除去部１５７が形成されている。第１の金属膜除去部１５７から振動腕１４の表裏面１６が露出している。
【００２７】
振動腕１４には、認識マーク１５５が形成されている。認識マーク１５５は、第２の金属膜形成領域１５８よりも振動腕１４の先端から離れて（基部１２に近くなるように）形成されている。認識マーク１５５は、第２の金属膜形成領域１５８の縁（例えば、第１の金属膜形成領域１５６とは反対側の辺）であってもよい。認識マーク１５５は、第１及び第２の金属膜形成領域１５６，１５８との相対的位置が固定されている。
【００２８】
（圧電振動片の動作）
本実施の形態では、第１の側面電極膜４２と第１の内面電極膜４６との間に電圧を印加し、第２の側面電極膜４４と第２の内面電極膜４８との間に電圧を印加することで、振動腕１４の一方の側端を伸ばし、他方の側端を縮ませて振動腕１４を屈曲させて振動させる。言い換えると、１つの振動腕１４において、第１及び第２の励振電極５０，５２間に電圧を印加して、振動腕１４の第１及び第２の側面２０，２２を伸縮させることで振動腕１４を振動させる。なお、第１及び第２の励振電極５０，５２は、振動腕１４の７０％までは、長いほどＣＩ値が下がることが分かっている。
【００２９】
図２は、本実施の形態に係る圧電振動片１０の動作を説明する図である。図２に示すように、一方の振動腕１４の第１及び第２の励振電極５０，５２に電圧が印加され、他方の振動腕１４の第１及び第２の励振電極５０，５２に電圧が印加される。ここで、一方（左側）の振動腕１４の第１の励振電極５０と他方（右側）の振動腕１４の第２の励振電極５２が同じ電位（図２の例では＋電位）となり、一方（左側）の振動腕１４の第２の励振電極５２と他方（右側）の振動腕１４の第１の励振電極５０が同じ電位（図２の例では−電位）となるように、第１の励振電極５０及び第２の励振電極５２は、クロス配線によって交流電源に接続され、駆動電圧としての交番電圧が印加されるようになっている。印加電圧によって、図２に矢印で示すように電界が発生し、これにより、振動腕１４は、互いに逆相振動となるように（振動腕１４の先端側が互いに接近・離間するように）励振されて屈曲振動する。また、基本モードで振動するように交番電圧が調整されている。
【００３０】
（圧電振動子）
図５は、本発明の実施の形態に係る圧電振動子を示す平面図であり、図６は、図５に示す圧電振動子の一部拡大図であり、図７は、図５に示す圧電振動子のVII−VII線断面図であり、図８は、図５に示す圧電振動子の底面図である。
【００３１】
圧電振動子に組み込まれた圧電振動片１０では、第２の金属膜形成領域５８に第２の金属膜除去部５９が形成されている。第２の金属膜除去部５９から振動腕１４の表裏面１６が露出している。
【００３２】
圧電振動子は、パッケージ６０を有する。パッケージ６０は、圧電振動片１０が固定される底部６２と、底部６２を囲む枠壁部６４と、を含む。底部６２には、真空引きを行うための通気孔６６が形成され、通気孔６６は、ロウ材（ＡｕＧｅ等）からなるシール部６８で塞がれている。
【００３３】
パッケージ６０の底部６２に圧電振動片１０が固定されている。圧電振動片１０は、振動腕１４が基部１２から枠壁部６４に向かって延びるように固定されている。支持腕３６が底部６２に固定されて、振動腕１４がパッケージ６０から浮いた状態になっている。底部６２は、振動腕１４の先端部と対向する領域が低くなっており、振動腕１４が曲がっても底部６２に接触し難いようになっている。導電性接着剤７０を使用して、支持腕３６上の引き出し電極５３（図１参照）と、底部６２に形成された配線７２と、が電気的に接続されている。配線７２は、パッケージ６０の底面の外部電極７４に電気的に接続されている。なお、圧電振動片１０は２つの支持腕３６を有し、パッケージ６０には２つの外部電極７４が形成され、一方の支持腕３６上の引き出し電極５３が一方の外部電極７４に電気的に接続され、他方の支持腕３６上の引き出し電極５３が他方の外部電極７４に電気的に接続されている。外部電極７４は、ハンダによって、電気的に接続されて回路基板（図示せず）に実装される。
【００３４】
パッケージ６０は、その全体を金属で形成してもよいが、主としてセラミックス等の非金属で形成する場合には、枠壁部６４の上端面７６はメタライズされている。例えば、枠壁部６４の非金属部上に、Ｍｏ（又はＷ）膜、Ｎｉ膜及びＡｕ膜が順に積層されて、上端面７６はＡｕからなる。上端面７６は、底部６２の上方を囲む形状をなしている。
【００３５】
上端面７６には、例えばＡｇを含む合金からなるロウ材層７８を介して、リング８０が固定されている。リング８０は、上端面７６とオーバーラップして、底部６２の上方を切れ目なく囲む。リング８０は、シーム溶接用のものであり、例えばコバールから構成される層を有する。リング８０には、蓋１００が固定されている。
【００３６】
蓋１００は、圧電振動片１０が固定されるパッケージ６０とオーバーラップしてパッケージ６０の開口を塞ぐ。蓋１００は、表面１０２及び裏面１０４を貫通する貫通穴１０６を有する枠体１０８を含む。枠体１０８の表面１０２及び裏面１０４は、蓋１００の表面１０２及び裏面１０４でもある。貫通穴１０６は、円形の開口形状をなしている。
【００３７】
蓋１００は、ガラス又は樹脂などの熱によって軟化する材料からなる光透過性部材１１４を含む。光透過性部材１１４は、平行な上面１１６及び下面１１８を少なくとも中央部に有する。光透過性部材１１４は、その上面１１６が枠体１０８の表面１０２と同じ方向を向き、その下面１１８が枠体１０８の裏面１０４と同じ方向を向くように貫通穴１０６に設けられている。光透過性部材１１４は、貫通穴１０６の内面に密着してなる。光透過性部材１１４の上面１１６及び下面１１８は貫通穴１０６との界面近傍で、通常は曲率Ｒを有するが、上面１１６及び下面１１８の一方または両方を平坦に加工し、枠体１０８の表面１０２又は裏面１０４と面一（表面１０２又は裏面１０４から突出しない形状）にすることが望ましい。このようにすると、周波数調整に用いるレーザービームの屈曲が抑制され、貫通穴１０６の径を小さくしても、高い周波数調整精度を維持できる。光透過性部材１１４は、第２の金属膜形成領域５８及び認識マーク５５とオーバーラップするが第１の金属膜形成領域５６とはオーバーラップしないように、蓋１００の枠壁部６４との接合部から離れた位置に配置されてなる。つまり、光透過性部材１１４を通して、第２の金属膜形成領域５８及び認識マーク５５に対しては光が進行する（光学的に認識できる）が、第１の金属膜形成領域５６に対しては枠体１０８によって遮蔽されて光が進行しない（光学的に認識できない）。
【００３８】
蓋１００は、光透過性部材１１４の下面１１８が第２の金属膜形成領域５８と対向するように配置され、底部６２及び枠壁部６４とオーバーラップしてパッケージ６０の開口を塞ぐ。
【００３９】
（圧電振動子の変形例）
図１１は、本発明にかかる圧電振動子の変形例の平面図を示した図である。図６で示した実施の形態と異なり、貫通穴２０６は第１の金属膜形成領域５６の一部とオーバーラップする。ここで、蓋２００を封止した後において、周波数誤差が高い場合は、第1の金属膜形成領域５６を除去し、第３の金属膜除去部５１を形成する。このような構成にすることで、蓋２００を封止した後においても、錘効果が高い第１の金属膜形成領域５６を除去できるため、広い範囲での周波数調整が可能になる。
【００４０】
（圧電振動子の製造方法）
図９は、本発明の実施の形態に係る圧電振動子の製造方法を説明する図である。圧電振動子の製造方法は、圧電振動片１０の形成を含む。圧電振動片１０を水晶から構成する場合、水晶ウエハは、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸からなる直交座標系において、Ｚ軸を中心に時計回りに０度ないし５度の範囲で回転して切り出した水晶Ｚ板であって所定の厚みに切断研磨して得られるものを用いる。１つの水晶ウエハから複数の圧電振動片１０を連結された状態で切り出し、最終的に個々の圧電振動片１０に切断する。圧電振動片１０には、励振電極膜及び第１及び第２の金属膜形成領域５６，５８を形成する。
【００４１】
第１の金属膜形成領域５６の一部を除去する工程を、圧電振動片１０をパッケージ６０に固定する工程前に行う。つまり、圧電振動子に組み込む前（水晶ウエハから連結された状態で切り出された複数の圧電振動片１０を個々に切断する前であっても後でもよい。）に、第１の金属膜形成領域５６の一部を除去する（第１の金属膜除去部５７を形成する）ことで周波数調整を行う。第１の金属膜形成領域５６の一部の除去は、レーザービームによって行う。第１の金属膜形成領域５６は、第２の金属膜形成領域５８よりも振動腕１４の先端に近いので、振動腕１４を振動しやすくする（周波数を上げる）効果が大きい。しかも、第１の金属膜形成領域５６は、第２の金属膜形成領域５８よりも厚く形成されているので、同じ面積で除去した場合に、体積が大きくなるので、この効果は一層大きい。第１の金属膜形成領域５６に対して行う周波数調整プロセスは、おおまかな調整を目的としたもので粗調整ということができる。圧電振動片１０をパッケージ６０に取り付ける前にレーザービームで第１の金属膜形成領域５６の一部を除去して、既に周波数調整を行っているため、次に行う第２の金属膜形成領域５８の除去量を少なくすることができる。
【００４２】
圧電振動子の製造方法では、パッケージ６０を用意する。なお、パッケージ６０の枠壁部６４には、ロウ接合によってリング８０を固定しておく。そして、圧電振動片１０を底部６２に固定する。また、圧電振動子の製造方法は、光透過性部材１１４の下面１１８が金属膜と対向するように蓋１００を配置し、枠壁部６４及び蓋１００（枠体１０８）を接合することを含む。接合は、シーム溶接によって行う。こうして、パッケージ６０の開口を蓋１００によって塞ぐ。シーム接合によって蓋１００を接合するので、局所的な加熱を行うが全体的な加熱はしない。そのため、熱によって圧電振動片１０に生じる歪みが少ないので、周波数調整のための第２の金属膜形成領域５８の除去は少ない量の除去で足り、ガスの発生が少ない。なお、シーム接合を行うときに光透過性部材１１４の歪みを抑えるため、光透過性部材１１４の位置を、シーム接合を行う部分から離してある。
【００４３】
パッケージ６０の開口を蓋１００によって塞いだ後に、パッケージ６０に形成された通気孔６６を介して、蓋１００によって塞がれたパッケージ６０内を真空にし、その後、ロウ材１３４で通気孔６６を塞ぐ。
【００４４】
さらに、圧電振動子の製造方法は、第２の金属膜形成領域５８の一部を除去する工程をさらに含む。この工程は、パッケージ６０の開口を蓋１００によって塞いだ後（例えばさらに真空引き工程後）に行う。この工程は、光透過性部材１１４を通して、認識マーク５５の位置を光学的に認識して、第２の金属膜形成領域５８に対してレーザービームを照射して行う。第２の金属膜形成領域５８は、第１の金属膜形成領域５６よりも振動腕１４の先端から離れているので、振動腕１４を振動しやすくする（周波数を上げる）効果は小さいが、このことから逆に微調整が可能であると言える。しかも、第２の金属膜形成領域５８は、第１の金属膜形成領域５６よりも薄く形成されているので、同じ面積で除去した場合に体積が小さいので微調整の効果は一層大きい。
【００４５】
本実施の形態に係る圧電振動子の製造方法は、上記プロセスを含み、上述した圧電振動子の構成から自明の製造プロセスをさらに含む。
【００４６】
（圧電振動子の応用例）
上述した圧電振動子を使用して、発振器又はセンサを構成することができる。圧電振動子を含む発振回路で発振器を構成すると、周波数精度の高い交流信号を得ることができる。また、圧電振動子を使用したセンサは、物理量に応じて圧電振動片１０の周波数が変動することを利用してその物理量を検出するセンサである。例えば、温度、加速度によって発生する応力、角速度によって発生するコリオリ力などを検出するセンサが例に挙げられる。
【００４７】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、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、あるいは目的及び結果が同一の構成）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。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る圧電振動子に使用される圧電振動片（音叉型圧電振動片）を示す平面図である。
【図２】図２は、図１に示す圧電振動片のII−II線断面拡大図である。
【図３】図３は、図１に示す圧電振動片のIII−III線断面拡大図である。
【図４】図４は、図１に示す圧電振動片のIV−IV線断面拡大図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る圧電振動子を示す平面図である。
【図６】図６は、図５に示す圧電振動子の一部拡大図である。
【図７】図７は、図５に示す圧電振動子のVII−VII線断面図である。
【図８】図８は、図５に示す圧電振動子の底面図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態に係る圧電振動子の製造方法を説明する図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態に係る圧電振動子に使用される圧電振動片（音叉型圧電振動片）の変形例を示す平面図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態に係る圧電振動子の変形例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０…圧電振動片、  １２…基部、  １４…振動腕、  １６…表裏面、  ２０…第１の側面、  ２２…第２の側面、  ２４…根本部、  ２６…第１のテーパ部、  ２８…第２のテーパ部、  ３０…長溝、  ３２…第１の内面、  ３４…第２の内面、  ３６…支持腕、  ３８…切り込み、  ４２…第１の側面電極膜、  ４４…第２の側面電極膜、  ４６…第１の内面電極膜、  ４８…第２の内面電極膜、  ５０…第１の励振電極、  ５２…第２の励振電極、  ５３…引き出し電極、  ５４…接続電極、  ５５…認識マーク、  ５６…第１の金属膜形成領域、  ５７…第１の金属膜除去部、  ５８…第２の金属膜形成領域、  ５９…第２の金属膜除去部、  ６０…パッケージ、  ６２…底部、  ６４…枠壁部、  ６６…通気孔、  ６８…シール部、  ７０…導電性接着剤、  ７２…配線、  ７４…外部電極、  ７６…上端面、  ７８…ロウ材層、  ８０…リング、  ９１…Ｃｒ膜、  ９２、９３…Ａｕ膜、  １００…蓋、  １０２…表面、  １０４…裏面、  １０６…貫通穴、  １０８…枠体、  １１４…光透過性部材、  １１６…上面、  １１８…下面、  １３４…ロウ材
【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１１】
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【図１】
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【図１０】
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