JP7232574B2 - 圧電振動片の製造方法、及び圧電振動子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、圧電振動片の製造方法、及び圧電振動子の製造方法に係り、詳細には、音叉型水晶を用いた技術に関する。

例えば、携帯電話や携帯情報端末機器等の電子機器には、時刻源や制御信号等のタイミング源、リファレンス信号源等に用いられるデバイスとして音叉型に形成した圧電振動片を使用した圧電振動子が用いられる。
このような音叉型の圧電振動片では、振動腕部の先端部分に金属の重り膜を形成し、この膜をトリミングすることで周波数調整を行っている（例えば、特許文献１）。すなわち、パッケージにマウントした圧電振動片を発振させ、周波数を測定しながら、パルス幅がナノ～ピコ秒でレーザを照射して重り膜を溶融除去することで、その質量を減らすようにトリミングすることで、周波数調整を行っている。
このレーザによりトリミングを行う場合、溶融させる重り膜の面を下向きにし、圧電振動片の上面側（重り膜と反対側）からレーザを当てることで溶融除去した重り膜をパッケージ底面に設けた凹み部分で受けるようにしている。

また、水晶振動片振動腕部の先端を機械加工にて削ることで周波数調整を行う方法がある。
図８は、従来の水晶振動片の振動腕部分（水晶部分）の先端を機械加工した状態を表した説明図である。
この図８に示すように、水晶部分を機械加工で削る場合、振動腕部７００の先端に形成した拡幅部７１０の、両主面を結ぶ厚さ方向の側端面部分７１１、７１２を機械加工により削っている。
なお、一対の圧電振動片の拡幅部７１０は互いに近接形成されているため、両者が対向する側の端面の機械加工を行うことができず、両外側の側端面部分７１１、７１２が加工対象となっている。

しかし、特許文献１のように先端部に形成した重りで周波数調整を行う場合には、先端部分に金属を形成する工程が必要になる。この工程を配線を形成する工程と同時に行うことも可能であるが、一般に配線は金で行うため、必然的に重りも金で形成することになり、金の使用量が増えるという問題がある。
また、レーザによる金属の除去量が増加するほど、除去した金属が配線間を短絡させる可能性が高くなる。

一方、水晶を機械加工で削ることで周波数調整する場合、加工途中で水晶が欠けてしまう可能性があった。この欠けのサイズが大きくなると、振動のバランスが崩れる原因になり、大きい場合には不良品になっていた。
また、機械加工の対象箇所である側端面部分７１１、７１２が、一対の拡幅部７１０の両外側であるため、個々の振動腕部７００、７００に着目すると、その中心線に対する左右のバランスが崩れることになる。
このように、水晶を機械加工で削る場合にはバランスの崩れが原因で周波数に影響すると共に、振動漏れの原因になる可能性がある。

特開２００３－１３３８７９号公報

本発明は、音叉型の圧電振動片において、より少ない金属で、両振動腕部のバランス精度をより高く、振動漏れをより少なくすることを目的とする。

（１）請求項１に記載の発明では、少なくとも基部と前記基部から並んで延設された１対の振動腕部を有する音叉型の圧電振動片の外形を水晶で形成する外形形成工程と、前記振動腕部の先端側の調整領域以外の領域に、２系統の電極を形成する電極形成工程と、前記調整領域にフェムト秒レーザを照射して水晶を削除し、薄肉部を形成することで周波数を調整する周波数調整工程と、を備え、前記周波数調整工程は、前記振動腕部の長手方向における前記薄肉部の境界部分に段差を形成する、ことを特徴とする圧電振動片の製造方法を提供する。
（２）請求項２に記載の発明では、少なくとも基部と前記基部から並んで延設された１対の振動腕部を有する音叉型の圧電振動片の外形を水晶で形成する外形形成工程と、前記振動腕部の先端側の調整領域以外の領域に、２系統の電極を形成する電極形成工程と、前記調整領域にフェムト秒レーザを照射して水晶を削除し、薄肉部を形成することで周波数を調整する周波数調整工程と、を備え、前記周波数調整工程は、前記調整領域の外縁に縁壁部を残し、その内側に薄肉部を形成する、ことを特徴とする圧電振動片の製造方法を提供する。
（３）請求項３に記載の発明では、前記周波数調整工程は、フェムト秒レーザの照射によるスキャン回数を、薄肉部の内側に行くほど多くすることで、縁壁部の内側に傾斜面を形成する、ことを特徴とする請求項２に記載の圧電振動片の製造方法を提供する。
（４）請求項４に記載の発明では、前記電極形成工程において、前記調整領域の一部に前記電極と同一金属による重り膜を形成し、前記周波数調整工程は、前記フェムト秒レーザによる薄肉部を形成した後に、前記重り膜を削除することにより周波数の微調整を行う、ことを特徴とする請求項１から請求項３に記載の圧電振動片の製造方法を提供する。
（５）請求項５に記載の発明では、前記外形形成工程は、前記基部から前記振動腕部の外側に延出して形成された支持腕部で実装されるサイドアーム型、前記基部から前記振動腕部の間に延出して形成された支持単腕部で実装されるセンターアーム型、又は、前記基部で実装される片持ち型、の圧電振動片の外形を形成する、ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１の請求項に記載の圧電振動片の製造方法を提供する。
（６）請求項６に記載の発明では、請求項１から請求項５のうちのいずれか１の請求項に記載の各工程により圧電振動片を製造する工程と、前記圧電振動片を、パッケージ内に形成された実装部に実装する実装工程と、前記パッケージを封止する封止工程と、を有することを特徴とする圧電振動子の製造方法を提供する。

本発明によれば、振動腕部先端の水晶が精度高く形成されているので、音叉型の圧電振動片において、両振動腕部のバランス精度をより高く、振動漏れをより少なくすることができる。

第１実施形態における、振動腕部先端の加工形状とフェムト秒レーザによる加工方法を表した説明図である。 第２実施形態における振動腕部先端の加工形状を表した説明図である。 第３実施形態における振動腕部先端の加工形状を表した説明図である。 第４実施形態における振動腕部先端の加工形状を表した説明図である。 第５実施形態における振動腕部先端の加工形状を表した説明図である。 圧電振動片を収容した圧電振動子の分解斜視図である。 圧電振動片の他の形状についての説明図である。 従来の機械加工による振動腕部先端の状態を表した説明図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図１から図７を参照して詳細に説明する。
（１）実施形態の概要
本実施形態の圧電振動片は、水晶で形成される振動腕部７（７ａ、７ｂ）の先端部に、振動用の電極が配設されていない周波数調整用の調整領域を形成し、振動腕部７の長手方向に沿って段差が生じるように、当該調整領域の水晶を除去したものである。
水晶の除去は、機械加工による削除ではなく、レーザによるが、従来のようにパルス幅がナノ～ピコ秒のレーザＬｎではなく、パルス幅がピコ～フェムト秒のフェムト秒レーザＬｆを、直接調整領域の水晶に照射することで、非熱的加工を行う。このフェムト秒レーザＬｆの照射により、調整領域の厚さＮｍｍに対して、厚さＰｍｍ（例えば、最大Ｐ＝Ｎ／３の範囲）を除去することで段差が形成され、精度の高い周波数調整が可能になる。
この水晶の除去量（除去重量）については、調整領域の主面に対し、削除領域の面積や、削除厚（削る厚さ）を、対象となっている圧電振動片における周波数の調整量に応じて調整する。この際、先端側の領域ほど薄くなるように段差を形成することで、より精度の高い圧電振動片６を得ることができる。
除去する厚さは、当該領域をフェムト秒レーザＬｆでスキャンする回数及び／又はパルス幅により調整する。

（２）実施形態の詳細
本実施形態は、水晶を使用した音叉型の圧電振動片６であり、その詳細は図６で後述するが、基部８から１対の振動腕部７（７ａ、７ｂ）が延設されると共に、圧電振動片６をパッケージ２内で支持するための支持腕部９（９ａ、９ｂ）が形成されている。
１対の振動腕部７の長手方向には、その主面（裏表面）に一定幅の溝部７２（７２ａ、７２ｂ）が形成されている。振動腕部７の外周面を構成する側面と主面、溝部７２内には、第１励振電極、第２励振電極として機能する、異なる２系統の励振電極９１、９２が形成されている。
そして、振動腕部７の長手方向の先端部（溝部７２よりも先端側）には、励振電極９１、９２（図７参照）が形成された部分の幅よりも幅が広い拡幅部７１（７１ａ、７１ｂ）が形成されている。この拡幅部７１の主面が、周波数調整用の調整領域として機能し、フェムト秒レーザＬｆにより削除される。

図１は、本実施形態の圧電振動片における、振動腕部７の先端形状を表したものである。なお、第１～第５実施形態を説明する図１～５では、１対の振動腕部７のうちの一方の先端部について表している。また図１～５の（ａ）におけるＱ－Ｑ断面について、それぞれ（ｂ）、（ｃ）で表している。
図１（ａ）に示すように、振動腕部７の先端部に形成された周波数調整用の拡幅部７１には、金（Ａｕ）等による励振電極や配線電極などの各種配線が形成されない領域であり、主面全体に渡って水晶が露出している。

本実施形態では、露出した水晶面に直接フェムト秒レーザＬｆを照射することで、一方の主面側を削って薄肉部８０を形成しているが、両主面を削ることで両面に薄肉部８０を形成するようにしてもよい。更に、先端の側面（厚さ部分）を削除するようにしてもよい。
フェムト秒レーザＬｆによる削除範囲は、圧電振動片の固体毎に異なるが、いずれの場合も各固体の周波数調整量に応じて、図１（ｂ）に示すように拡幅部７１の先端側から基部８（図６参照）側に向けて削除される。
図１（ａ）、（ｂ）に示した第１実施形態の圧電振動片では、振動腕部７の幅方向の全面に渡って水晶が削除されることで、薄肉部８０が形成される。そして、振動腕部７の長手方向における薄肉部８０の境界部分（外縁部分）に段差が形成されている。
例えば圧電振動片の厚さがＰｍｍである場合、フェムト秒レーザＬｆにより削除する水晶の厚さ（薄肉部８０の深さ）は、最大Ｐ／３程度である。削り取る厚さについては、同一領域に対するスキャンの回数で調整される。

次に、本実施形態による振動腕部７先端部のトリミング加工の方法について説明する。
図１（ｃ）は、フェムト秒レーザＬｆによる重り膜の削除方法についての説明図である。
削除対象となっている拡幅部７１の主面を上側に向け、図１（ｃ）に示すように、フェムト秒レーザＬｆを直接照射することで、非熱的加工により所定厚さ分の水晶を削り取り、薄肉部８０を形成する。
このトリミング加工では、調整領域である拡幅部７１において、フェムト秒レーザＬｆをスキャンする。１回のスキャンで、厚さＰｍｍの拡幅部７１に対して、厚さｐｍｍ（ｐ＜Ｐ）だけ削り取り、周波数調整量に応じて薄肉部８０に対するスキャンを繰り返すことで、スキャンした領域の端部に段差が形成される。

本実施形態で使用するフェムト秒レーザＬｆは、例えば、波長５１５ｎｍ、スポット径ｓ１＝１０μｍ、パルス幅１００ｆｓである。
このフェムト秒レーザＬｆを、幅方向に往復方向及び長さ方向に、移動ピッチｓ２（例えば、ｓ２＝ｓ／２＝５μｍ）でスキャンすることで、厚さｐｍｍの水晶を除去する。そして調整領域に対する１回又は複数回のスキャンが終了する毎に、調整後の周波数を測定し、目標の周波数となる所定深さ分までスキャンが繰り返される。
図１（ｃ）は、３度目のスキャンを行っている途中であるが、周波数調整量によっては、スキャンの途中で終了させるようにしてもよい。この場合には、図１（ｃ）に示すように、薄肉部８０による段差は、長手方向の２カ所、すなわち、薄肉部８０の外縁部と内部の２カ所に形成される。

なお、本実施形態では、図１（ｂ）に示すように、長手方向の１箇所（調整領域の境界部）に段差を形成するが、図１（ｃ）に示すように２カ所以上の段差を設けるようにしてもよい。
音叉型の圧電振動片は、振動腕部７の根元側から先端側にいくほど周波数感度が大きくなる。そこで、２カ所の段差を形成する場合には、先に先端側の領域から粗調整を行い、その後に根元側の領域で微調整を行う。
すなわち、所望周波数（狙い周波数）からのズレ量が大きい場合には、先端側の領域を削って粗調整を行う。粗調整によって狙い周波数に近づいた後は、根元に近い領域を除去することで微調整を行い、これにより効果的かつ最終追い込みを精度良く調整することができる。
粗調整、微調整は、周波数の調整幅に応じて、除去する領域や、除去する厚さを変更する。除去する厚さは、当該領域をフェムト秒レーザＬｆでスキャンする回数及び／又はパルス幅により調整する。
具体的には、圧電振動片の周波数を測定し、所望の周波数からのズレ量に応じて、フェムト秒レーザＬｆを調整領域の水晶に照射することで、所定周波数内に合わせ込む。
フェムト秒レーザＬｆは、図１（ｃ）に示すように、スポットの一部が重なるように、スポット径よりも小さいピッチで幅方向に往復移動しながら、長手方向に移動することで調整領域の水晶を除去する。

図１（ｂ）に示すように段差を１つにする（調整領域内で同一の厚さに削る）場合には、１スキャンにより削る水晶の厚さｐｍｍを小さくする（薄くする）必要があるが、図１（ｃ）に示すように２カ所、又は３カ所以上の段差を形成する場合には、１スキャンで削る厚さｐｍｍを大きくすることができ、加工時間を短くすることができる。加工する厚さｐｍｍは、フェムト秒レーザＬｆのエネルギー量の調整による。

次に、第２実施形態について説明する。
説明した第１実施形態では、図１（ａ）（ｂ）に示すように、調整領域の全面に薄肉部８０を形成する場合について説明したが、水晶の削除をフェムト秒レーザＬｆで行うので、機械加工切削に比べて滑らかな加工が可能であり大きな欠け（チッピング）を生じることがない。
しかし、フェムト秒レーザＬｆを使用する場合であっても、拡幅部７１における端面（外縁部）を削除するエッジ加工の際には、小さなチッピングを生じる可能性がある。
そこで第２実施形態では、フェムト秒レーザＬｆによるエッジ加工をなくすようにしたものである。
図２は、第２実施形態の圧電振動片における、振動腕部７の先端形状を表したものである。
第２実施形態では、図２に示すように、拡幅部７１の主面の外縁部から所定幅の縁壁部８１を残した内側の領域でフェムト秒レーザＬｆによるスキャンを行うことで薄肉部８０を形成している。
本実施形態では、薄肉部８０と縁壁部８１との境界部分に段部が環状に形成され、長手方向には２カ所の段部が形成される。
このように、第２実施形態によれば、フェムト秒レーザＬｆによる水晶の削除対象から縁壁部８１を除外することにより、エッジ加工がなくなり、よりチッピングを生じる可能性を小さくすることができる。

次に第３実施形態について説明する。
説明した第２実施形態では、主面に対して垂直方向の縁壁部８１を形成することでフェムト秒レーザＬｆによるエッジ加工を無くしたが、縁壁部８１と薄肉部８０の境界（段部）においてチッピングの発生する可能性が残るので、第３実施形態では更にチッピングの可能性を減らす構造としたものである。
図３は、第３実施形態の圧電振動片における、振動腕部７の先端形状を表したものである。
図３に示すように、第３実施形態では、縁壁部８１の先端部分（主面と同一面の部分）から、薄肉部８０の中央方向に向けて傾斜面８２を形成している。傾斜面８２については、フェムト秒レーザＬｆによるスキャンの回数が増えるに従い、スキャンする領域を徐々に小さくすることで形成する。なお、図３では滑らかな傾斜になっているが、階段状に傾斜する形状であってもよい。
このように、第３実施形態によれば、薄肉部８０を縁壁部８１から内側に向かう傾斜面８２を形成することで、よりチッピングが形成されにくくなる。

次に第４実施形態について説明する。
第１から第３実施形態では、いずれも水晶をフェムト秒レーザＬｆで削除することにより圧電振動片の周波数調整を行う場合について説明したが、この第４実施形態では、更に、周波数の微調整用の重り膜７６を主面の水晶面に形成したものである。
図４は、第４実施形態の圧電振動片における、振動腕部７の先端形状を表したものである。
第４実施形態では、図４に示すように、調整領域である拡幅部７１のうちの基部８側の一部の主面に、周波数調整用の重り膜７６を形成しておく。本実施形態では、重り膜７６として、金（Ａｕ）の膜を、金による配線用を形成する際に形成するが、拡幅部７１全体でなく基部８側の一部に形成することで使用する金の量を抑制することができる。
そして、先に周波数のフェムト秒レーザＬｆを拡幅部７１の先端側に照射して縁壁部８１の内側に薄肉部８０を形成して、粗調整を行う。
その後、粗調整後の周波数のずれ量に応じて、フェムト秒レーザＬｆで重り膜７６を先端側から順次スキャンを行い、金属薄肉部７６ａを形成することで、重り膜７６にも段差を形成する。
なお、第４実施形態では、第２実施形態と同様に主面に対して垂直方向の縁壁部８１を形成する場合について説明したが、第１実施形態と同様に縁壁部８１を形成しないようにしても良く、また、第３実施形態と同様に縁壁部８１から内側に向かう傾斜部を形成するようにしてもよい。

また、図４に示した第４実施形態の圧電振動片では、振動腕部７の両主面のうち薄肉部８０が形成される側の主面に周波数微調整用の重り膜７６を形成する場合について示したが、薄肉部８０と同一主面の重り膜７６に代えて又は加えて、反対側の主面（以下第２主面という）にも重り膜７６を形成するようにしてもよい。
この場合、第２主面に形成する重り膜７６は、圧電振動片を実装した後に最終周波数調整用として形成し、イオンミリングによる研磨対象として使用する。
すなわち、実装後の圧電振動片の周波数を計測し、所望周波数となるように、第２主面の重り膜７６全体の表面をイオンミリングすることで周波数の最終調整を行う。
なお、イオンミリングでは、重り膜７６以外の部分をマスクし、数ＫＶに加速した収束させないアルゴンイオンを照射し、スパッタリング現象を利用して重り膜７６の表面を研磨（薄く削除）する。

次に第５実施形態について説明する。
図５は、第５実施形態の圧電振動片における、振動腕部７の先端形状を表したものである。
第１から第４実施形態では、調整領域にフェムト秒レーザＬｆで薄肉部８０を形成前における水晶の厚さ（両主面間の厚さ）は、圧電振動片における他の部分（振動腕部７の電極が形成される部分や、基部８等）電極と同じ厚さに形成されている。
これに対して第５実施形態の圧電振動片では、図５に示すように、拡幅部７１における第２主面を他の部分と同一平面とし、薄肉部８０を形成する側の主面を他の部分の主面よりも高く形成する。
そして、他の面よりも高くなった調整領域を対象とし、フェムト秒レーザＬｆにより薄肉部８０が形成される。
第５実施形態では、第２実施形態と同様に縁壁部８１を残して薄肉部８０が形成されているが、第３実施形態と同様に傾斜面８２を形成してもよい。
また、第１実施形態と同様に縁壁部８１を形成せずに、調整領域の全域を対象にフェムト秒レーザＬｆで削除するようにしてもよい。なお、この場合には、削除した調整領域は、他の部分（基部８等）よりも薄くなる場合と厚くなる場合があるので、薄肉部８０ではなく、削除部となる。

以上、各実施形態とその変形例における圧電振動片の先端に形成した段差について説明した。
次に、このように形成された圧電振動片、及び、圧電振動片を収容した圧電振動子について説明する。
図６は、圧電振動片を収容した圧電振動子の分解斜視図である。
なお、本実施形態の圧電振動子１は左右対称な構造となっているため、振動腕部７ａと振動腕部７ｂというように、対称配置された両部分を同一の数字で表すと共に、両部分を区別するため、一方に区別符合ａ、Ａ、他方に区別符合ｂ、Ｂを付して説明する。ただし、区別符号を適宜省略して説明するが、この場合には各々の部分を指しているものとする。

図６に示すように、本実施形態の圧電振動子１は、内部に気密封止されたキャビティＣを有するパッケージ２と、キャビティＣ内に収容された圧電振動片６と、を備えたセラミックパッケージタイプの表面実装型振動子とされている。
圧電振動子１は各種サイズに形成されるが、特に、圧電振動片６を収容する圧電振動子１が、２．０ｍｍ×１．２ｍｍ、１．６ｍｍ×１０ｍｍ、１．２ｍｍ×１．０ｍｍ、といった小型の圧電振動子ほど、周波数調整の際にバランス良く水晶を削除することが可能な本実施形態の効果が得られる。

圧電振動片６は、水晶や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形成された、いわゆる音叉型の振動片であり、所定の電圧が印加されたときに振動するものである。本実施形態では、圧電材料として水晶を使用して形成した圧電振動片のうちの、いわゆるサイドアーム型の圧電振動片６を例に説明する。
圧電振動片は圧電振動子のサイズに応じて形成されるが、例えば、１．６ｍｍ×１０ｍｍサイズの圧電振動子の場合、圧電振動片は、概略長さ１ｍｍ×幅０．５ｍｍ、厚さ０．１ｍに形成される。
圧電振動片６は、基部８から平行に延びる振動腕部７ａ、７ｂと、この振動腕部７ａ、７ｂの外側に同方向に基部８から延びる支持腕部９ａ、９ｂを備え、この支持腕部９ａ、９ｂによりキャビティＣ内に保持される。

一対の振動腕部７ａ、７ｂは、互いに平行となるように配置されており、基部８側の端部を固定端とし、先端が自由端として振動する。
一対の振動腕部７ａ、７ｂの先端側には、全長のほぼ中央部分よりも両側に広くなるように形成された拡幅部７１ａ、７１ｂを備えている。この振動腕部７ａ、７ｂに形成した拡幅部７１ａ、７１ｂは、振動腕部７ａ、７ｂの重量及び振動時の慣性モーメントを増大する機能を有している。これにより、振動腕部７ａ、７ｂは振動し易くなり、振動腕部７ａ、７ｂの長さを短くすることができ、小型化が図られている。
そして、この拡幅部７１ａ、７１ｂ主面には、図１で説明した、薄肉部８０とこの薄肉部８０による段差が形成されている。

なお、第１～第５実施形態では、振動腕部７ａ、７ｂに拡幅部７１ａ、７１ｂを形成し、この拡幅部７１ａ、７１ｂに薄肉部８０とこの薄肉部８０による段差を形成する場合について説明したが、振動腕部７の先端部の幅を略中央部分と同じ幅に形成した（拡幅部７１ａ、７１ｂがない）圧電振動片を使用することも可能である。
この場合には、振動腕部７のうち、表面に各種電極が形成されない先端側の所定長さ分の領域が調整領域となり、この調整領域に第１～第５実施形態及びその変形例による、薄肉部８０（削除部）と段差が形成される。

振動腕部７ａ、７ｂの両主面には、基部８側から拡幅部７１ａ、７１ｂの手前まで伸びる溝部７２ａ、７２ｂが形成されている。その結果、振動腕部７ａ、７ｂの断面形状やＨ型となっている。
一対の振動腕部７ａ、７ｂの外表面上（外周面）には、振動腕部７ａの外側の両側面と、振動腕部７ｂの溝部７２ｂに形成された第１系統と、振動腕部７ｂの外側の両側面と、振動腕部７ａの溝部７２ａに形成された第２系統からなる、一対の（２系統の）励振電極（図示しない）が形成されている。
また図示しないが、第１系統の励振電極に接続する第１マウント電極が、基部８から支持腕部９ａの外表面上（外周面）まで形成され、第２系統の励振電極に接続する第２マウント電極が、基部８から支持腕部９ｂの外表面上（外周面）まで形成されている。
なお、励振電極とマウント電極は、１層目のクロム（Ｃｒ）層と２層目の金（Ａｕ）層からなる積層膜で、電極スパッタ等で形成されている。

パッケージ２は、概略直方体状に形成され、パッケージ本体３と、パッケージ本体３に対して接合されるとともに、パッケージ本体３との間にキャビティＣを形成する封口板４と、を備えている。
パッケージ本体３は、互いに重ね合わされた状態で接合された第１ベース基板１０および第２ベース基板１１と、第２ベース基板１１上に接合されたシールリング１２と、を備えている。

第１ベース基板１０の上面は、キャビティＣの底面に相当する。
第２ベース基板１１は、第１ベース基板１０に重ねられており、第１ベース基板１０に対して焼結などにより結合されている。すなわち、第２ベース基板１１は、第１ベース基板１０と一体化されている。
なお、第１ベース基板１０と第２ベース基板１１の間には、両ベース基板１０、１１に挟まれた状態で接続電極（図示せず）が形成されている。

第２ベース基板１１には、キャビティＣの側壁の一部を構成する貫通部１１ａが形成されている。
貫通部１１ａの短手方向で対向する両側の内側面には、内方に突出する実装部１４Ａ、１４Ｂが設けられている。
この実装部１４Ａ、１４Ｂの上面には、圧電振動片６との接続電極である一対の電極パッド（電極部）２０Ａ、２０Ｂが形成されている。また、第１ベース基板１０の下面には、一対の外部電極２１Ａ、２１Ｂがパッケージ２の長手方向に間隔をあけて形成されている。電極パッド２０Ａ、２０Ｂおよび外部電極２１Ａ、２１Ｂは、例えば蒸着やスパッタ等で形成された単一金属による単層膜、または異なる金属が積層された積層膜である。
電極パッド２０Ａ、２０Ｂと外部電極２１Ａ、２１Ｂとは、第２ベース基板１１の実装部１４Ａ、１４Ｂに形成された第２貫通電極２２Ａ、２２Ｂ、第１ベース基板１０と第２ベース基板１１の間に形成された接続電極（図示せず）、及び、第１ベース基板１０に形成された第１貫通電極（図示せず）を介して互いにそれぞれ導通している。
一方、電極パッド２０Ａ、２０Ｂ上には、導電性接着剤５１が塗布され、支持腕部９ａ、９ｂのマウント電極と接合している。

シールリング１２は、第１ベース基板１０および第２ベース基板１１の外形よりも一回り小さい導電性の枠状部材であり、第２ベース基板１１の上面に接合されている。具体的には、シールリング１２は、銀ロウ等のロウ材や半田材等による焼付けによって第２ベース基板１１上に接合、あるいは、第２ベース基板１１上に形成（例えば、電解メッキや無電解メッキの他、蒸着やスパッタ等により）された金属接合層に対する溶着等によって接合されている。

封口板４は、シールリング１２上に重ねられた導電性基板であり、シールリング１２に対する接合によってパッケージ本体３に対して気密に接合されている。そして、封口板４、シールリング１２、第２ベース基板１１の貫通部１１ａ、および第１ベース基板１０の上面により画成された空間が、気密に封止されたキャビティＣとして機能する。

図６に示した圧電振動子１は次の各工程で形成される。
（１）圧電振動片６の製造
（ａ）外形形成工程では、水晶を使用して振動腕部を有する音叉型の圧電振動片の外形を形成する。なお、第１実施形態の圧電振動片を形成する場合には、外径形成工程において拡幅部７１を形成する。
（ｂ）電極形成工程では、振動腕部７の先端部の調整領域以外の領域に、２系統の励振電極とマウント電極を形成する。
なお、第４実施形態で説明した重り膜７６を形成する場合には、励振電極等と同時に形成する。
（ｃ）周波数調整工程では、フェムト秒レーザＬｆを調整領域の水晶に直接照射し、周波数の調整幅に応じた領域と厚さ分を除去し、段差を形成することで、祖調整と微調整を行う。
なお、第４実施形態の圧電振動片６を形成する場合には、重り膜７６をフェムト秒レーザＬｆで削除することで微調整を行う。

（２）圧電振動子１の製造
（ｄ）圧電振動片製造工程では、（１）の各工程により圧電振動片６を製造する。
（ｅ）実装工程では、製造した圧電振動片６を、パッケージ本体３に形成された実装部１４の電極パッド２０に導電性接着剤５１で支持腕部９を接着することで実装する。
（ｆ）封止工程では、圧電振動片６を実装したパッケージ本体３に封口板４により封止する。

なお、圧電振動子１を製造する場合、実装工程と封止工程の間に、第４実施形態の変形例で説明したように、最終周波数調整工程を行うようにしてもよい。この場合には、電極形成工程において、薄肉部８０を形成する主面と反対側の第２主面に重り膜７６を形成しておく。
（ｇ）最終周波数調整では、実装した圧電振動片６における第２主面の重り膜７６に対してイオンミリングを行う。
すなわち、実装後の圧電振動片６の周波数を計測し、所望周波数となるように、段差が形成された重り膜７６全体の表面をイオンミリングすることで周波数の最終調整を行う。
なお、イオンミリングでは、重り膜７６以外の部分をマスクし、数ＫＶに加速した収束させないアルゴンイオンを照射し、スパッタリング現象を利用して重り膜７６の表面を研磨（薄く削除）する。

以上、サイドアーム型の圧電振動片６と、この圧電振動片６を使用した圧電振動子１の構成について説明したが、音叉型であれば他の形式の圧電振動片に、調整領域を設け段差付きの薄肉部８０を形成することも可能である。
図７は他の型の圧電振動片について、（ａ）が片持ち型の圧電振動片６１、（ｂ）がセンターアーム型の圧電振動片６２を表した説明図である。
図７（ａ）に示す圧電振動片６１は、基部８から長手方向に平行に延出する振動腕部７ａ、７ｂが形成され、支持腕部は存在しない。一方、図７（ｂ）に示す圧電振動片６２は、基部８から長手方向に平行に延出する振動腕部７ａ、７ｂの間に、支持単腕部９ｃが形成されている。

両圧電振動片６１、６２における、一対の振動腕部７ａ、７ｂの両主面には、図６で説明した圧電振動片６と同様に、溝部７２ａ、７２ｂが形成されている。
また振動腕部７ａの外側の両側面と、振動腕部７ｂの溝部７２ｂに形成された第１系統の励振電極９２と、振動腕部７ｂの外側の両側面と、振動腕部７ａの溝部７２ａに形成された第２系統の励振電極９１が形成されている。

そして、圧電振動片６１は、図７（ａ）に示すように、第１系統の励振電極９２に接続する第１マウント電極９２ｍと、第２系統の励振電極９１に接続する第２マウント電極９１ｍが、基部８に形成されている。そして、この基部８に形成されたマウント電極９２ｍ、９１ｍが形成されている。
一方、圧電振動片６２は、図７（ｂ）に示すように、第１系統の励振電極９２に接続する第１マウント電極９２ｍが基部８から支持単腕部９ｃの先端部まで形成され、第２系統の励振電極９１に接続する第２マウント電極９１ｍが基部８から支持単腕部９ｃの中央部まで形成されている。

圧電振動片６１、６２は、共に図６で説明した圧電振動片６と同様に、パッケージ２内に収容されることで、圧電振動子が構成される。
なお、この場合のパッケージ２には、圧電振動片６１の場合には基部８の位置に、圧電振動片６２の場合には支持単腕部９ｃの位置に、図６で説明した実装部１４Ａ、１４Ｂに対応する実装部が形成され、この実装部に形成されている２系統の電極パッドに導電性接着剤で接着、固定されている。

そして、図７（ａ）の片持ち型の圧電振動片６１では、振動腕部７の先端に拡幅部７１が存在せず、図７（ｂ）のセンターアーム型の圧電振動片６２は、振動腕部７の先端に拡幅部７１が形成されている。いずれの圧電振動片６１、６２においても、振動腕部７の先端部に調整領域が確保され、その長手方向に沿った断面は、図１で説明したように、フェムト秒レーザＬｆの照射により薄肉部８０の形成による周波数調整が行われる。これによって振動腕部７の先端部の水晶に異なる段差が形成されている。
なお、図７（ａ）の片持ち型の圧電振動片６１における振動腕部７の先端に拡幅部を形成し、同図（ｂ）のセンターアーム型の圧電振動片６２における振動腕部７の先端に拡幅部７１を形成しないようにしてもよい。

以上説明したように、各実施形態による圧電振動片、圧電振動子によれば、フェムト秒レーザＬｆを用いることで、振動腕部先端における調整領域の水晶をバランス良く削ることで、振動漏れを抑制することができる。そして、調整領域の厚さを薄くする加工をして段差を設けることで、圧電振動片６の周波数精度を高くすることができる。
また、フェムト秒レーザＬｆで水晶を削除することにより、機械加工による切削に比べ衝撃が少なく、滑らかな表面に加工することができるため、加工による水晶の欠けが生じる可能性を低くすることができる。
更に、調整領域における水晶の削除を主面に対して行うことができるので、長手方向の中心線に対する左右のバランスが崩れにくくなる。
また、水晶を直接削除対象とすることで、周波数調整に使用する金の量を減らすことができる。
また、金を含めた金属部分の削除量が減るため、配線が短絡する可能性も低くなる。
また、周波数調整用の金属を全く配設しない場合には、その工程数を減らし、加工時間を短縮することができる。

１ 圧電振動子
２ パッケージ
３ パッケージ本体
４ 封口板
６ 圧電振動片
７、７ａ、７ｂ 振動腕部
８ 基部
９、９ａ、９ｂ 支持腕部
９ｃ 支持単腕部
１０ 第１ベース基板
１１ 第２ベース基板
１２ シールリング
１４、１４Ａ、１４Ｂ 実装部
２０、２０Ａ、２０Ｂ 電極パッド
２１、２１Ａ、２１Ｂ 外部電極
５１ 導電性接着剤
６１、６２、 圧電振動片
７１ 拡幅部
７２ 溝部
７６ 重り膜
８０ 薄肉部
８１ 縁壁部
８２ 傾斜面
９１、９２ 励振電極
９１ｍ、９２ｍ マウント電極
Ｃ キャビティ
Ｌｆ フェムト秒レーザ

Claims (6)

1. 少なくとも基部と前記基部から並んで延設された１対の振動腕部を有する音叉型の圧電振動片の外形を水晶で形成する外形形成工程と、
   前記振動腕部の先端側の調整領域以外の領域に、２系統の電極を形成する電極形成工程と、
   前記調整領域にフェムト秒レーザを照射して水晶を削除し、薄肉部を形成することで周波数を調整する周波数調整工程と、
   を備え、
   前記周波数調整工程は、前記振動腕部の長手方向における前記薄肉部の境界部分に段差を形成する、
   ことを特徴とする圧電振動片の製造方法。
2. 少なくとも基部と前記基部から並んで延設された１対の振動腕部を有する音叉型の圧電振動片の外形を水晶で形成する外形形成工程と、
   前記振動腕部の先端側の調整領域以外の領域に、２系統の電極を形成する電極形成工程と、
   前記調整領域にフェムト秒レーザを照射して水晶を削除し、薄肉部を形成することで周波数を調整する周波数調整工程と、
   を備え、
   前記周波数調整工程は、前記調整領域の外縁に縁壁部を残し、その内側に薄肉部を形成する、
   ことを特徴とする圧電振動片の製造方法。
3. 前記周波数調整工程は、フェムト秒レーザの照射によるスキャン回数を、薄肉部の内側に行くほど多くすることで、縁壁部の内側に傾斜面を形成する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の圧電振動片の製造方法。
4. 前記電極形成工程において、前記調整領域の一部に前記電極と同一金属による重り膜を形成し、
   前記周波数調整工程は、前記フェムト秒レーザによる薄肉部を形成した後に、前記重り膜を削除することにより周波数の微調整を行う、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３に記載の圧電振動片の製造方法。
5. 前記外形形成工程は、
   前記基部から前記振動腕部の外側に延出して形成された支持腕部で実装されるサイドアーム型、
   前記基部から前記振動腕部の間に延出して形成された支持単腕部で実装されるセンターアーム型、又は、
   前記基部で実装される片持ち型、
   の圧電振動片の外形を形成する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１の請求項に記載の圧電振動片の製造方法。
6. 請求項１から請求項５のうちのいずれか１の請求項に記載の各工程により圧電振動片を製造する工程と、
   前記圧電振動片を、パッケージ内に形成された実装部に実装する実装工程と、
   前記パッケージを封止する封止工程と、
   を有することを特徴とする圧電振動子の製造方法。

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