JP2017157934A - 音叉型圧電振動片および当該音叉型圧電振動片を用いた圧電デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】 音叉型圧電振動片が小型化が進行しても金属マスクの位置ずれによる不具合を防止し、信頼性の高い音叉型圧電振動片および当該音叉型圧電振動片を用いた圧電デバイスを提供することを目的とする。【解決手段】 音叉型水晶振動片２の振動腕２０（２１）の一方の側面に設けられた励振電極３０（３１）は、幅広部２０１（２１１）の全周に設けられた引回し電極３４（３５）を経由して振動腕２０（２１）の他方の側面に設けられた励振電極３０（３１）へ接続されている。幅広部２０１，２１１の主面側には、周波数調整用金属膜Wが形成されており、周波数調整用金属膜Wの質量が削減される側の主面２ａにおける引回し電極３４ａ，３５ａの基部側の端部３４ａ１，３５ａ１が、主面２ａと対向する主面２ｂにおける引回し電極３４ｂ，３５ｂの基部側の端部３４ｂ１，３５ｂ１よりも基部寄りに位置している。【選択図】 図３

Description

本発明は音叉型圧電振動片と、当該音叉型圧電振動片を用いた圧電振動子や圧電発振器等の圧電デバイスに関する。

音叉型水晶振動子等の圧電デバイスは基準クロック源として様々な電子機器に用いられている。例えば表面実装型の音叉型水晶振動子（以下、水晶振動子と略）は、基部と当該基部の一端側から同一方向に伸長する一対の振動腕を備えた音叉型水晶振動片が、絶縁性容器の凹部内に収容され、前記凹部の開口部を平板状の蓋で気密封止した構成となっている。前記一対の振動腕には振動腕を駆動させるための励振電極等が形成されている。そして振動腕の先端側には、その質量が削減されることによって音叉型水晶振動片の発振周波数が調整される周波数調整用の金属膜（周波数調整用金属膜）が形成されている（特許文献１乃至２参照）。

前記水晶振動子の製造工程において、前記周波数調整用金属膜に対して例えばイオンビームなどのビームを照射して前記金属膜の質量を削減することによって、音叉型水晶振動片の発振周波数の微調整を行う工程が存在する。このようなビーム照射による発振周波数の微調整工程においては図６に示すように、ビームが周波数調整用金属膜に正確に照射されるように、周波数調整用金属膜の形成領域を含む微小な領域だげが露出する開口部を備えた金属マスクが、音叉型水晶振動片に対して位置決めされる。

特開２００７−０２８５８０号 特開２００８−０８５７６８号

前記金属マスクはその製造上の公差等により、所望の位置に対して当該マスクの開口部の僅かな位置ずれが生じることがある。当該位置ずれは音叉型水晶振動片がある程度の大きさを有している場合は水晶振動子の特性上問題となり難いが、水晶振動子が超小型（例えば平面視の外形寸法が縦１．２ｍｍ、横１．０ｍｍ以下）になってくると、前記開口部の僅かな位置ずれであっても、その影響が顕著になってくる。

例えば、図６に示すように金属マスクの開口部が、正規の位置ＭＡ１に対して振動腕の根元に向かう方向（点線矢印にて示す方向）にずれて位置ＭＡ２に達し、周波数調整用金属膜の下層に位置する引回し電極（励振電極の引回しに用いられる電極）や、振動腕の表裏主面および外側面と内側面とに形成された励振電極の一部が、開口部から露出してしまうことがある。これにより、引回し電極や励振電極の一部（例えばＡ部）がビームによって削減されてしまい、発振周波数のずれや励振電極の断線による不発振といった不具合が発生する虞がある。

このような不具合を防止するために金属マスクの開口寸法を小さくし、当該マスクの位置すれが発生した場合であっても、金属マスクの開口部から引回し電極等が露出しないようにする方法が考えられる。しかし音叉型水晶振動片の小型に伴って、周波数調整用金属膜の形成領域も狭小化してくるため、より小さな開口寸法の金属マスクではビームの照射で削減される質量が減少してしまい、充分な調整量を得ることが困難になるという問題が生じてくる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、音叉型圧電振動片が小型化が進んでも金属マスクの位置ずれに係る不具合を防止し、信頼性の高い音叉型圧電振動片および当該音叉型圧電振動片を用いた圧電デバイスを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために請求項１に係る発明は、基部と、少なくとも前記基部の一端側から同一方向に伸長する一対の振動腕と、当該振動腕の先端側に設けられ当該振動腕の腕幅よりも幅広の幅広部とを備えた音叉型圧電振動片であって、
前記振動腕と前記幅広部は、対向する一対の主面と、対向する一対の側面を有し、
前記振動腕の一方の側面に設けられた励振電極が、少なくとも前記幅広部の全周に設けられた引回し電極を経由して当該振動腕の他方の側面に設けられた励振電極へ接続され、
前記幅広部の主面側には周波数調整用金属膜が形成されてなり、
前記周波数調整用金属膜の質量が削減される側の主面における前記引回し電極の基部側の端部が、
前記主面と対向する主面における前記引回し電極の基部側の端部よりも基部寄りに位置している。

上記発明によれば、前記周波数調整用金属膜の質量が削減される側の主面における前記引回し電極の基部側の端部が、前記主面と対向する主面における前記引回し電極の基部側の端部よりも基部寄りに位置しているため、音叉型圧電振動片の周波数調整工程において金属マスクの開口部の位置ずれが生じた場合であっても、引回し電極等の一部がビームで削減されて周波数が所望の範囲外にずれたり（周波数ずれ）、断線するのを防止することができる。これは、換言すれば音叉型圧電振動片の周波数調整が行われる側の主面における引回し電極の方が、周波数調整が行われない側の主面（前記主面の反対面）における引回し電極よりも、基部の一端側（振動腕の根元）に向かう方向において長く形成されていることによるものである。

また上記発明によれば、音叉型圧電振動片は振動腕の先端側に当該振動腕の腕幅よりも幅広の幅広部を備えている。当該構成により、周波数調整用金属膜をより大きく形成することができるため、音叉型圧電振動片の小型化が進んだ場合であっても充分な調整量を得ることができる。さらに前記幅広部が形成されていることによって、高調波の振動の節が基部側にずれ、高調波の周波数が高い方へずれるため発振マージン（発振余裕度）をより多く確保することができる。

また、上記目的を達成するために請求項２に係る発明は、前記振動腕の対向する一対の主面の各々に、振動腕の伸長方向に沿って長溝が形成されているとともに当該長溝に励振電極が設けられ、前記長溝の振動腕の伸長方向における長さが、振動腕の前記一対の主面の間で異なっている。

上記発明によれば、前記長溝が振動腕の対向する一対の主面の各々に形成されていることによって、音叉型圧電振動片の抵抗値を低下させることができる。そして前記長溝の振動腕の伸長方向における長さが、振動腕の前記一対の主面の間で異なっている。換言すれば、前記一対の主面の一方における長溝の長手方向の寸法が、他方における長溝の長手方向の寸法よりも短くなっている。これに伴って、前記長溝に設けられる励振電極の振動腕の伸長方向における寸法も、前記一方の主面の長溝に設けられた励振電極の方が、前記他方の主面の長溝に設けられた励振電極よりも短くなる。これにより、高調波の振動の節が基部側にずれて、高調波の周波数が高い方へずれるため、発振マージンをより多く確保することができる。

また、上記目的を達成するために請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の音叉型圧電振動片が、絶縁材料からなる容器の内部に気密封止された圧電デバイスとなっている。

上記発明によれば、前述した本発明の効果と同様の効果を得ることができる。

また、上記目的を達成するために請求項４に係る発明は、基部と、少なくとも前記基部の一端側から同一方向に伸長する一対の振動腕と、当該振動腕の先端側に設けられ当該振動腕の腕幅よりも幅広の幅広部とを備えた音叉型圧電振動片が、絶縁材料からなる容器の内部に気密封止された圧電デバイスの製造方法であって、
前記振動腕と前記幅広部は、対向する一対の主面と、対向する一対の側面を有し、
前記振動腕の一方の側面に設けられた励振電極を、当該振動腕の他方の側面に設けられた励振電極へ接続するとともに、一方の主面におけるその基部側の端部が、他方の主面におけるその基部側の端部よりも基部寄りに位置する引回し電極を少なくとも前記幅広部の全周に設ける電極形成工程と、
前記幅広部の少なくとも一方の主面側に周波数調整用金属膜を形成する調整用金属膜形成工程と、
ビームを前記周波数調整用金属膜を含む領域に対応した開口部を備えた金属マスクを介して、一方の主面側の周波数調整用金属膜に照射して周波数を微調整する微調整工程と、
を含む圧電デバイスの製造方法となっている。

上記発明によれば、信頼性の高い音叉型圧電振動片の周波数調整を行うことができる。これは前記電極形成工程において、一方の主面におけるその基部側の端部が、他方の主面におけるその基部側の端部よりも基部寄りに位置する引回し電極が設けられているため、前記微調整工程において金属マスクの開口部の位置ずれが生じた場合であっても、引回し電極等の一部がビームで削減されて周波数がずれたり、断線するのを防止することができるからである。

以上のように本発明によれば、音叉型圧電振動片が小型化が進行しても金属マスクの位置ずれによる不具合を防止し、信頼性の高い音叉型圧電振動片および当該音叉型圧電振動片を用いた圧電デバイスを提供することができる。

本発明の実施形態に係る音叉型水晶振動子の封止前の上面模式図 図１のＡ−Ａ線における断面模式図 本発明の実施形態に係る音叉型水晶振動片の一主面側の平面模式図 本発明の実施形態に係る音叉型水晶振動片の他主面側の平面模式図 本発明の実施形態に係る微調整工程を表す断面模式図 従来の音叉型水晶振動片の一主面側の部分拡大模式図

以下、本発明の実施形態を圧電デバイスとして音叉型水晶振動子を例に挙げ、図面を参照しながら説明する。本実施形態における音叉型水晶振動子は略直方体状のパッケージ構造からなる表面実装型の水晶振動子（以下、水晶振動子と略）である。本実施形態ではその平面視の外形寸法は縦１．２ｍｍ、横１．０ｍｍとなっている。

本発明の実施形態に係る水晶振動子は、図１乃至２に示すように凹部７を有する絶縁材料からなる容器１と、音叉形状の水晶振動片２（以下、水晶振動片２と略）と、凹部７を封止する平板状の蓋（図示省略）が主な構成部材となっている。なお図１乃至２では説明の便宜上、前記蓋を取り除いた状態で表している。また図１では水晶振動片に形成される各種電極の記載は省略している。水晶振動片２は、容器１の凹部７の内部に収容された後、蓋が凹部７を覆うように容器１の開口部に接合されることによって気密に封止される。ここで容器１と蓋とは封止材を介して接合される。

容器１はアルミナ等のセラミックを主体とした絶縁材料から成る箱状体であり、２枚のセラミックグリーンシートを積層して一体焼成することによって成形されている（図２参照）。容器１は枠状の堤部１０の内側に平面視矩形状の凹部７を有している。堤部１０の上面１００には図示しない封止材が平面視で枠状に形成されており、前記接合材は蓋の外周部分と対応している。

凹部７の内底面１０１の一短辺側には、水晶振動片と導電接合される２つの電極パッド４，５が並列して形成されている。この２つの電極パッド４，５は、タングステンメタライズ層の上面に金をメッキ等の手法を用いて積層することによって形成されている。なお前記メタライズ層として、タングステンの代わりにモリブデンを用いてもよい。

本実施形態において電極パッド４，５は平面視で矩形状となっており、その平面視における面積が異なっている。すなわち電極パッド５は電極パッド４よりも、その平面視の面積が相対的に大きくなっている。これは後述する水晶振動片２の形状と対応させるための構成となっている。なお、本発明は平面視における面積が異なった電極パッドに限定されるものではなく、２つの電極パッドが同一の面積であってもよい。２つの電極パッド４，５は、内部配線（図示省略）およびビアＶを介して容器１の外底面１０２に設けられた４つの外部接続端子６（図２では２つのみ図示）のうちの２つの端子と電気的に接続されている。

前述した蓋はコバールを基体とする平面視矩形状の金属性の蓋体であり、当該蓋の表裏面にはニッケルメッキ層が形成されている。また蓋の容器との接合面側には、前記ニッケルメッキ層の上に金属からなるロウ材が全面に亘って形成されている。本実施形態では前記ロウ材として銀ロウが使用されている。

次に本実施形態における水晶振動片について図３乃至５を参照しながら説明する。なお説明の便宜上、水晶振動片２の対向する２つの主面（２ａ，２ｂ）のうち、容器に搭載される際に電極パッド４，５に対面する側の主面を裏面（２ｂ）とし、当該裏面に対向する反対側の主面を表面（２ａ）として説明する。図３は水晶振動片の表面側（２ａ）から見た平面模式図を、図４は水晶振動片の裏面側（２ｂ）から見た平面模式図をそれぞれ表している。

図３乃至４に示すように、水晶振動片２は音叉形状の水晶振動片となっている。水晶振動片２は、基部２２と、基部２２の一端面２２１から同一方向に伸長する一対の振動腕２０，２１と、基部の他端面２２２の側面側から基部２２の幅方向の一方に向かって突出した突出部２３とから成っている。

前記一対の振動腕２０，２１の各々の先端側には、振動腕２０，２１の腕幅（振動腕の伸長方向に対して直交する方向における腕の寸法）よりも幅広となる幅広部２０１，２１１が形成されている。幅広部２０１，２１１は、振動腕の伸長方向に向かって漸次拡幅する拡幅部２０２，２１２を介して、振動腕２０，２１の先端部分と一体で成形されている。前記拡幅部と前記幅広部は、振動腕と一体で成形されている。なお幅広部２０１，２１１の各々の先端隅部は面取り状（Ｃ面状）に加工されている。振動腕２０，２１と拡幅部２０２，２１２と幅広部２０１，２１１は、対向する一対の主面（２ａ，２ｂ）と対向する一対の側面（符号省略）を有している。

一対の振動腕２０，２１の各々の表裏主面には、等価直列抵抗値（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ。以下、ＣＩ値と略）をより低下させる目的で、溝部Ｇ（Ｇ１，Ｇ２）が、その一部分同士が対向するように形成されている。

基部２２には、他端面２２２側が一端面２２１側よりも基部の幅（図３乃至４で符号Ｘで示す軸方向における基部の寸法）が狭くなる縮幅部２２３が形成されている。この縮幅部２２３の一側面には前述した突出部２３が形成されている。この突出部２３と基部２２とによって平面視では直角に折れ曲がったアルファベットの「Ｌ」字状の部位が形成されている。なお、音叉型水晶振動片は本実施形態における形状に限定されるものではない。例えば前記突出部が、基部の一側面だけでなく基部の他側面（前記一側面と対向する側面）から突出した形状，つまり突出部が基部の両外側に各々突出した形状であってもよい。あるいは前記突出部が、基部から両外側に突出した後、振動腕の伸長方向に向きを変えて、互いに平行に伸長する左右対称の形状であってもよい。また、基部に突出部が形成されていない形状であってもよい。

水晶振動片２には、異電位で構成された第１の励振電極３０および第２の励振電極３１と、第１の励振電極３０と第２の励振電極３１の各々から引回し電極３４，３５（後述）を経由して引き出された引出電極３２，３３とが形成されている。

また第１および第２の励振電極３０，３１の一部は、一対の振動腕２０，２１の溝Ｇ１，Ｇ２の内部に及んで形成されている。前記溝を形成することにより、水晶振動片を小型化しても一対の振動腕２０，２１の振動漏れが抑制され、良好なＣＩ値を得ることができる。

第１の励振電極３０は、一方の振動腕２０の表裏主面と、引回し電極３５を介して他方の振動腕２１の外側面と内側面とに形成されている。同様に第２の励振電極３１は、他方の振動腕２１の表裏主面と、引回し電極３４を介して一方の振動腕２０の外側面と内側面とに形成されている。

引出電極３２，３３は基部２２および突出部２３に形成されている。つまり、基部２２に形成された引出電極３２により、他方の振動腕２１の外側面と内側面の各々に形成された第１の励振電極３０と，引回し電極３５を経由して、一方の振動腕２０の表裏主面に形成された第１の励振電極３０と接続されている。同様に、基部２２に形成された引出電極３３により、一方の振動腕２０の外側面と内側面の各々に形成された第２の励振電極３１と，引回し電極３４を経由して、他方の振動腕２１の表裏主面に形成された第２の励振電極３１と接続されている。

引出電極３２，３３は、水晶振動片の表面側２ａにおいては基部２２の一端面２２１から縮幅部２２３まで引き出されている。一方、水晶振動片の裏面側２ｂにおいては他端面２２２および突出部２３の先端側まで引き出されている。そして図４に示すように、水晶振動片の裏面側２ｂにおける基部２２の他端面２２２の側の領域と突出部２３の先端側の各領域とは、容器１の電極パッド４，５と各々電気機械的に接続される接続電極３２１，３３１となっている。

２つの接続電極３２１，３３１の各々の上面には、導電性のバンプ８，８（本実施形態では、めっきバンプ）が各々形成される（図示省略）。本実施形態では水晶振動片２と容器１との導電接合は、ＦＣＢ法（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ Ｂｏｎｄｉｎｇ）を用いて行われている。

前述した第１および第２の励振電極３０，３１や引出電極３２，３３、引回し電極３４，３５は、水晶基材上にクロム（Ｃｒ）層が成膜され、このクロム層の上に金（Ａｕ）層が積層された膜構成となっている。なお前記各種電極の層構成は、クロム層の上に金層が形成された膜構成に限らず、他の膜構成であってもよい。

幅広部２０１，２１１を構成する一対の主面と一対の側面の全ての面には、前述した引回し電極３４，３５が各々形成されている。本実施形態において引回し電極３４，３５は、幅広部の全周と、振動腕２０，２１の拡幅部２０２，２１２寄りの部位の全周（一対の主面と一対の側面）とに形成されている。

振動腕の一方の側面に設けられた励振電極は、引回し電極を経由して当該振動腕の他方の側面に設けられた励振電極へ接続されている。具体的には、振動腕２０の外側面の第２の励振電極３１は、引回し電極３４を経由して振動腕２０の内側面の第２の励振電極３１へ接続されている。そして振動腕２０の内側面の第２の励振電極３１は、基部の引出電極３３を介して振動腕２１の一対の主面上に形成された第２の励振電極３１に引き回されている。同様に、振動腕２１の外側面の第１の励振電極３０は、引回し電極３５を経由して振動腕２１の内側面の第１の励振電極３０へ接続され、さらに基部の引出電極３２を介して振動腕２０の一対の主面上に形成された第１の励振電極３０に引き回されている。

図５に示すように周波数調整用金属膜Wの質量が削減される側の主面（一主面２ａ）における引回し電極３４ａ，３５ａの基部側の端部３４ａ１，３５ａ１は、前記主面と対向する主面（他主面２ｂ）における引回し電極３４ｂ，３５ｂの基部側の端部３４ｂ１，３５ｂ１よりも基部寄りに位置している。

すなわち、周波数調整が行われる側の主面における引回し電極３４ａ，３５ａの方が、周波数調整が行われない側の主面（他主面２ｂ）における引回し電極３４ｂ，３５ｂよりも、基部の一端側に向かう方向において長く形成されている。具体的には図３乃至４に示すように、一主面２ａにおける引回し電極３４ａ，３５ａの先端部（幅広部の先端部）から基部側の端部３４ａ１，３５ａ１までの長さＬ１の方が、他主面２ｂにおける引回し電極３４ｂ，３５ｂの先端部から基部側の端部３４ｂ１，３５ｂ１までの長さＬ２よりも長くなっている（Ｌ１＞Ｌ２）。

上記構成によれば、周波数調整用金属膜の質量が削減される側の主面２ａにおける引回し電極３４ａ，３５ａの基部側の端部３４ａ１，３５ａ１が、主面２ａと対向する主面２ｂにおける引回し電極３４ｂ，３５ｂの基部側の端部３４ｂ１，３５ｂ１よりも、基部寄りに位置しているため、音叉型水晶振動片の周波数調整工程において金属マスクの開口部の位置ずれが生じた場合であっても、引回し電極等の一部がビームで削減されて周波数が所望の範囲外にずれたり、断線するのを防止することができる。

図３および図５に示すように本発明の実施形態では、幅広部３４，３５を構成する面のうち一主面のみに周波数調整用金属膜Ｗ（周波数調整用錘）が形成されている。この周波数調整用金属膜Ｗの質量を、レーザービームやイオンビーム等のビーム照射によって削減することによって水晶振動片２の周波数が微調整される。なお周波数調整用金属膜Ｗは幅広部２０１，２１１の主面における引回し電極よりも、平面視における面積が一回り小さく形成されている。

図３に示す周波数調整用金属膜Ｗは、引回し電極３４ａ，３５ａの方が引回し電極３４ｂ，３５ｂよりも基部側に長く形成されていることに伴って、振動腕の根元方向にずれて形成されていない。すなわち、本発明における周波数調整用金属膜Ｗの引回し電極３４ａ，３５ａ上への形成位置は、平面視透過で、周波数調整用金属膜の質量が削減される側の主面２ａと対向する主面２ｂにおける引回し電極３４ｂ，３５ｂの領域内（Ｌ２の長さの範囲内）となっている。

音叉型水晶振動片は、その周波数調整感度（周波数調整用金属膜の削減に対する周波数の変化量）が振動腕の先端側に近づくほど高くなるという性質を有しているが、本発明に係る周波数調整用金属膜は、周波数調整感度が低下する振動腕の根元方向へずれて形成されていない（従来の音叉型水晶振動片における周波数調整用金属膜の形成位置と同じ）。これにより、金属マスクの開口部の位置ずれに伴う周波数ずれや断線を防止しつつ、音叉型水晶振動片の周波数調整をその効率を低下させることなく行うことができる。

本実施形態では、振動腕の対向する一対の主面の各々に振動腕の伸長方向に沿って長溝Ｇ（Ｇ１，Ｇ２）が形成されており、この長溝Ｇ１，Ｇ２に励振電極３０，３１が設けられている。そして長溝Ｇの振動腕の伸長方向における長さが、振動腕の一対の主面２ａ，２ｂの間で異なっている。具体的には振動腕の一主面２ａに形成された長溝Ｇ１の方が、振動腕の他主面２ｂに形成された長溝Ｇ２よりも、その振動腕の伸長方向（図３乃至４におけるＹ軸方向）における長さが短くなっている。これに伴って、長溝Ｇ１，Ｇ２に設けられる励振電極３０，３１の振動腕の伸長方向における寸法も、一方の主面２ａの長溝Ｇ１に設けられた励振電極の方が、他方の主面２ｂの長溝Ｇ２に設けられた励振電極よりも短くなっている。

上記構成によれば、一方の主面２ａの長溝Ｇ１に設けられた励振電極の方が、他方の主面２ｂの長溝Ｇ２に設けられた励振電極よりも短くなっているため、高調波の振動の節が基部側にずれて、高調波の周波数が高い方へずれるため、発振マージンをより多く確保することができる。

次に本発明に係る水晶振動子の製造方法の主要工程の概要について説明する。
−外形成形工程−
まず前述した音叉形状の水晶振動片２の外形を、１枚の水晶ウエハから前述したフォトリソグラフィ技術とウェットエッチングを用いて一括同時に多数個を成形する（外形成形工程）。本工程では前述した幅広部も同時に成形される。

―電極形成工程―
本工程は、前記外形成形工程によって図３等の音叉形状に成形された水晶振動片の表裏および側面に対して、前述した励振電極３０，３１や引出電極３２，３３、引回し電極３４，３５を形成する工程である。これらの電極は真空蒸着法やスパッタリング等の成膜手段によって前述した層構成の金属膜が水晶ウエハの主面全体に形成された後、フォトリソグラフィ技術とメタルエッチングによって所望のパターンに一括同時に形成される。

本工程には、振動腕の一方の側面に設けられた励振電極を当該振動腕の他方の側面に設けられた励振電極へ接続するとともに、一方の主面におけるその基部側の端部が、他方の主面におけるその基部側の端部よりも基部寄りに位置する引回し電極、つまり図３乃至５に示す構成の引回し電極３４，３５を少なくとも幅広部２０１，２１１の全周に設ける工程が含まれている。なお引回し電極を真空蒸着やスパッタリングによって幅広部に形成する際に、幅広部の先端側の端面に金属膜が被着していてもよい。

−調整用金属膜形成工程−
本工程は、幅広部２０１，２１１の少なくとも一方の主面側に周波数調整用金属膜Ｗを形成する工程である。本実施形態では周波数調整用金属膜を幅広部２０１，２１１の一主面側のみに形成しているが、周波数調整用金属膜を幅広部の一主面側と他主面側の両方に形成してもよい。

−粗調整工程−
本工程は、調整用金属膜形成工程で付加された周波数調整用金属膜の質量をレーザービーム等のビームを用いて削減することによって、最終目標周波数よりも低目に設定された所定の周波数範囲まで周波数を低下させる工程である。なお粗調整工程は１枚の水晶ウエハに多数個の音叉型水晶振動片が一括形成されたままの状態で行われる。なお、説明は割愛するが、粗調整工程後の水晶ウエハは個々の水晶振動片に分割される（分割工程）。

―水晶振動片接合工程―
本工程は、前記分割工程を経て個片状態となった水晶振動片を、容器１の電極パッド４，５上に、導電性のバンプ８，８を介してＦＣＢ法によって、それぞれ導電接合する工程である。具体的には、まず水晶振動片２の他主面２ｂの接続電極３２１，３３１上に、電解めっき法等によって予めバンプ８を形成しておく。そして、水晶振動片２のバンプ８が形成された主面２ｂと反対側の主面２ａを、超音波を印加するためのホーンによって吸引保持する。吸引保持された水晶振動片２は、電極パッド４，５の上面に対して画像認識手段を用いて位置決め載置される。そして温度と圧力を加えながらホーンから超音波を印加する。これによりバンプ８，８と電極パッド４，５とが一対一で超音波接合される。

−微調整工程−
本工程は、粗調整工程によってその一部の質量が削減された周波数調整用金属膜にイオンビームを照射して、その質量をさらに削減して周波数を上昇させ、最終目標周波数まで近づける工程である。図５に示すように、ビームの照射源（本実施形態ではイオンガンＩＧ）から発せられたビーム（本実施形態ではイオンビームＩＢ）は、周波数調整用金属膜Ｗを含む領域に対応した開口部ＡＰを備えた金属マスクＭを介して、幅広部２１１の一方の主面側の引回し電極３５ａ上に設けられた周波数調整用金属膜Ｗに対して照射される。なお図５では一対の振動腕２０，２１のうち、振動腕２１を例示したものとなっている。

前記微調整工程では未封止状態の容器１が、図５に示すように容器１の上下が反転（天地逆転）した状態で、微調整工程用の治具に設けられた窪みに収容される。前記治具には周波数調整用金属膜Ｗを含む領域に対応した開口部（平面視略矩形）が設けられている。図５では前記治具のうち前記開口部の周辺部のみを表示しており、当該治具を便宜上、金属マスクＭとして表示している。

図５は、金属マスクＭの開口部が、正規の金属マスクの位置Ｐ１に対して水晶振動片２の基部に近づく方向（図中の点線矢印で示す方向）にΔＬだけずれたときの金属マスクの位置（Ｐ２）を点線で表示している。水晶振動片２は、周波数調整用金属膜Wが形成されている側（周波数調整用金属膜の質量が削減される側）の主面（一主面２ａ）が金属マスクＭに対向した状態となっている。

引回し電極３５ａの基部側（図中左側）の端部３５ａ１は、他主面２ｂにおける引回し電極３５ｂの基部側の端部３５ｂ１よりも距離Ｓだけ基部寄りに位置している。換言すれば、周波数調整が行われる側の主面における引回し電極３５ａの方が、周波数調整が行われない側の主面における引回し電極３５ｂよりも、振動腕の根元方向に距離Ｓだけ長く形成されている。

その結果、正規の金属マスクの開口部の位置Ｐ１が位置Ｐ２までずれた場合であっても、引回し電極３５ａの基部側の端部３５ａ１が、ずれた後の開口部ＡＰの基部寄りの開口端Ｅに対して距離ｄだけ基部寄りに位置している。つまり、平面視では金属マスクＭがずれた後であっても、引回し電極３５ａの基部側の端部３５ａ１が開口部ＡＰに露出していない状態となっている。本実施形態では、周波数調整用金属膜Ｗの振動腕の伸長方向における寸法ＷＬに対して、開口部ＡＰの周波数調整用金属膜Ｗの長手方向（振動腕の伸長方向）における開口寸法ＡＰＤは、ＡＰＤ＝０．９×ＷＬの関係となっている。ＡＰＤのＷＬに対する比は０．５〜１まで設定されるのが好ましい。なお、ずれ量ΔＬと、ずれた後の金属マスクの開口端Ｅと引回し電極３５ａの端部３５ａ１との間の距離ｄとは、ΔＬ＜ｄの関係となっている。

上記構成によれば、信頼性の高い水晶振動片の周波数調整を行うことができる。これは電極形成工程において、一方の主面２ａにおけるその基部側の端部３４ａ１，３５ａ１が、他方の主面２ｂにおけるその基部側の端部３４ｂ１，３５ｂ１よりも、平面視で基部寄りに位置する引回し電極３４ａ，３５ａが設けられているため、微調整工程において金属マスクＭの開口部ＡＰの位置ずれが生じた場合であっても、引回し電極や励振電極の一部がビームで削減されて周波数がずれたり、断線するのを防止することができる。

本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

圧電振動素子および圧電デバイスの量産に適用できる。

１ 容器
２ 音叉型水晶振動片
２０、２１ 振動腕
２２ 基部
２０１、２１１ 幅広部
３０、３１ 励振電極
３２、３３ 引出電極
３４、３５ 引回し電極
Ｇ１，Ｇ２ 長溝
Ｗ 周波数調整用金属膜

Claims (4)

1. 基部と、少なくとも前記基部の一端側から同一方向に伸長する一対の振動腕と、当該振動腕の先端側に設けられ当該振動腕の腕幅よりも幅広の幅広部とを備えた音叉型圧電振動片であって、
   前記振動腕と前記幅広部は、対向する一対の主面と、対向する一対の側面を有し、
   前記振動腕の一方の側面に設けられた励振電極が、少なくとも前記幅広部の全周に設けられた引回し電極を経由して当該振動腕の他方の側面に設けられた励振電極へ接続され、
   前記幅広部の主面側には周波数調整用金属膜が形成されてなり、
   前記周波数調整用金属膜の質量が削減される側の主面における前記引回し電極の基部側の端部が、
   前記主面と対向する主面における前記引回し電極の基部側の端部よりも基部寄りに位置していることを特徴とする音叉型圧電振動片。
2. 前記振動腕の対向する一対の主面の各々に、振動腕の伸長方向に沿って長溝が形成されているとともに当該長溝に励振電極が設けられ、
   前記長溝の振動腕の伸長方向における長さが、振動腕の前記一対の主面の間で異なっていることを特徴とする請求項１に記載の音叉型圧電振動片。
3. 請求項１または請求項２に記載の音叉型圧電振動片が、絶縁材料からなる容器の内部に気密封止された圧電デバイス。
4. 基部と、少なくとも前記基部の一端側から同一方向に伸長する一対の振動腕と、当該振動腕の先端側に設けられ当該振動腕の腕幅よりも幅広の幅広部とを備えた音叉型圧電振動片が、絶縁材料からなる容器の内部に気密封止された圧電デバイスの製造方法であって、
   前記振動腕と前記幅広部は、対向する一対の主面と、対向する一対の側面を有し、
   前記振動腕の一方の側面に設けられた励振電極を、当該振動腕の他方の側面に設けられた励振電極へ接続するとともに、一方の主面におけるその基部側の端部が、他方の主面におけるその基部側の端部よりも基部寄りに位置する引回し電極を少なくとも前記幅広部の全周に設ける電極形成工程と、
   前記幅広部の少なくとも一方の主面側に周波数調整用金属膜を形成する調整用金属膜形成工程と、
   ビームを前記周波数調整用金属膜を含む領域に対応した開口部を備えた金属マスクを介して、一方の主面側の周波数調整用金属膜に照射して周波数を微調整する微調整工程と、
   を含む圧電デバイスの製造方法。

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