圧電振動子、圧電発振器、電子機器、及び圧電振動子の製造方法
【課題】長期的に高い信頼性を有した圧電振動子、圧電発振器、電子機器、及び圧電振動子の製造方法の提供。
【解決手段】圧電振動子２００は、キャビティ１を有するパッケージ１１０と、キャビティ１内に形成された複数の電極パッド２０と、シリコーン系導電性接着剤を含み、複数の電極パッド２０上に各々形成された第１接着部３１及び第２接着部３２により、一端を支持された圧電振動素子１００と、を備え、圧電振動素子１００が、互いに対向する第１面４１と第２面４２とを有する圧電基板４０と、第１面４１に形成されて第１接着部３１と電気的接続の第１電極膜５０ａと、第２面４２に形成されて第２接着部３２と電気的接続の第２電極膜５０ｂと、を有し、圧電振動素子１００の第１接着部３１及び第２接着部３２による支持領域と、第１接着部３１及び第２接着部３２にて支持されていない可動領域４２とで、可動領域４２にフッ素樹脂膜６０が形成される。
【解決手段】圧電振動子２００は、キャビティ１を有するパッケージ１１０と、キャビティ１内に形成された複数の電極パッド２０と、シリコーン系導電性接着剤を含み、複数の電極パッド２０上に各々形成された第１接着部３１及び第２接着部３２により、一端を支持された圧電振動素子１００と、を備え、圧電振動素子１００が、互いに対向する第１面４１と第２面４２とを有する圧電基板４０と、第１面４１に形成されて第１接着部３１と電気的接続の第１電極膜５０ａと、第２面４２に形成されて第２接着部３２と電気的接続の第２電極膜５０ｂと、を有し、圧電振動素子１００の第１接着部３１及び第２接着部３２による支持領域と、第１接着部３１及び第２接着部３２にて支持されていない可動領域４２とで、可動領域４２にフッ素樹脂膜６０が形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動子、圧電発振器、電子機器、及び圧電振動子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＡＴカット水晶振動子などの厚さ滑り振動を主振動とする圧電振動素子を利用した圧電振動子が知られている（特許文献１）。圧電振動子のような圧電デバイスは、例えば携帯電話等の通信機器等やコンピュータ等の電子機器等に搭載される圧電発振器等に用いられる。このような圧電デバイスにおいては、梁状の圧電振動素子が、シリコーン系導電性接着剤により圧電デバイス内に片持ちによって支持されている。圧電振動素子は、その製造工程において、例えば真空封止されたキャビティ内において気密封止される。これは、圧電デバイスメーカーより出荷された後の圧電デバイスを埃等の外的な周波数撹乱因子より保護し、出荷時の共振周波数が維持されることを目的として行われる。
【０００３】
しかしながら、このような圧電デバイスにおいて、圧電デバイスメーカーより出荷され、製品化された後、経年的な周波数低下現象が発生することが報告されている（特許文献１）。特許文献１によれば、このような経年的な周波数低下現象は、シリコーン系導電性接着剤が硬化したシリコーン樹脂から蒸散したシリコーン分子の環状ジメチルポリシロキサン分子成分（以下、「ジメチルシロキサン」とも言う）が、出荷後のキャビティ内において圧電振動素子の表面に化学吸着し、圧電振動素子の質量増加を引き起こすことが要因とされている。
【０００４】
ジメチルシロキサンの発生源となるシリコーン系導電性接着剤は、耐衝撃性等の要求から極めて有用であり、シリコーン系導電性接着剤をその他の接着剤により代替することは現状難しい。さらに、近年は、圧電デバイスの小型化と高周波数化の要求により、圧電振動子のパッケージ本体が小型化し、かつ、利用される共振周波数の周波数バンドが高域化したことに伴い、圧電振動素子の微小な質量増加によっても、長期的には圧電振動素子の共振周波数の信頼性を低下させる可能性が指摘さている。したがって、経年的に共振周波数が安定し、高い信頼性を持つ圧電振動子が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２１７２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的の１つは、長期的に高い信頼性を持つ圧電振動子を提供することにある。
【０００７】
本発明の目的の１つは、長期的に高い信頼性を持つ圧電振動子の製造方法を提供することにある。
【０００８】
本発明の目的の１つは、上記圧電振動子を有する圧電発振器を提供することにある。
【０００９】
本発明の目的の１つは、上記圧電振動子を有する電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明に係る圧電振動子は、
キャビティを有するパッケージと、
前記キャビティ内に形成された複数の電極パッドと、
シリコーン系導電性接着剤を含み、複数の前記電極パッドの上にそれぞれ形成された第１の接着部および第２の接着部と、
前記第１の接着部および前記第２の接着部によって、一端を支持された圧電振動素子と、
を備え、
前記圧電振動素子が、
互いに対向する第１の面と第２の面とを有する圧電基板と、
前記第１の面に形成され、前記第１の接着部と電気的に接続された第１の電極膜と、
前記第２の面に形成され、前記第２の接着部と電気的に接続された第２の電極膜と、
を有し、
前記圧電振動素子の前記第１の接着部および前記第２の接着部により支持された領域を支持領域とし、前記第１の接着部および前記第２の接着部により支持されていない領域を可動領域としたとき、
前記可動領域にフッ素樹脂膜が形成される。
【００１１】
なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば「特定のもの（以下「Ａ」という）の「上方」に他の特定のもの（以下「Ｂ」という）を形成する」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ａ上に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ上に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。同様に、「下方」という文言は、Ａ下に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ下に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとする。
【００１２】
本発明によれば、長期的に高い信頼性を持つ圧電振動子を提供することができる。
【００１３】
（２）本発明に係る圧電振動子において、
前記圧電基板は、水晶基板であってもよい。
【００１４】
（３）本発明に係る圧電振動子において、
前記フッ素樹脂膜は、前記可動領域内において、少なくとも前記圧電振動素子が振動する領域を覆うように形成されてもよい。
【００１５】
（４）本発明に係る圧電振動子において、
前記フッ素樹脂膜は、前記可動領域内において、少なくとも前記第１の電極膜および前記第２の電極膜を覆うように形成されてもよい。
【００１６】
（５）本発明に係る圧電振動子において、
前記圧電振動素子は、所定の第１の共振周波数を有し、
所定の膜厚を有した前記フッ素樹脂膜を前記圧電振動素子の所定の領域に形成することにより、前記第１の共振周波数よりも所定の周波数だけ低い第２の共振周波数を有していてもよい。
【００１７】
（６）本発明に係る圧電振動子において、
前記フッ素樹脂膜は、撥水性および撥油性を有するフッ素樹脂材料からなっていてもよい。
【００１８】
（７）本発明に係る圧電振動子において、
前記フッ素樹脂膜は、フロロポリエーテル系材料からなっていてもよい。
【００１９】
（８）本発明に係る圧電発振器は、
上記のいずれかの圧電振動子と電気的に接続された発振回路部をさらに含む。
【００２０】
本発明によれば、長期的に高い信頼性を持つ圧電振動子を有する圧電発振器を提供することができる。
【００２１】
（９）本発明に係る電子機器は、
上記のいずれかの圧電振動子を含む。
【００２２】
本発明によれば、長期的に高い信頼性を持つ圧電振動子を有する電子機器を提供することができる。
【００２３】
（１０）本発明に係る圧電振動子の製造方法は、
キャビティを有するパッケージと、前記キャビティ内に形成された電極パッドと、前記電極パッドの上に形成された接着部と、前記接着部によって、一端を支持された圧電振動素子と、を備え、前記圧電振動素子が、圧電基板と、前記圧電基板上に形成され前記接着部と電気的に接続された電極膜と、を有する、圧電振動子の製造方法であって、
前記圧電振動素子の前記接着部により支持された領域を支持領域とし、前記接着部により支持されていない領域を可動領域としたとき、前記可動領域にフッ素樹脂膜を形成する工程と、
前記フッ素樹脂膜を形成する工程のあと、前記圧電振動素子の前記支持領域を前記接着部に搭載する工程と、
を含む。
【００２４】
本発明によれば、長期的に高い信頼性を持つ圧電振動子の製造方法を提供することができる。
【００２５】
（１１）本発明に係る圧電振動子の製造方法において、
前記フッ素樹脂膜を形成する工程において、圧電振動子の共振周波数調整を行ってもよい。
【００２６】
（１２）本発明に係る圧電振動子の製造方法において、
さらに、前記圧電基板上に前記金属膜を形成する工程を含み、
前記金属膜を形成する工程において、圧電振動子の共振周波数調整を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施形態に係る圧電振動子の要部を模式的に示す断面図と平面図。
【図２】本実施形態に係る圧電振動子の要部を模式的に示す斜視図。
【図３】本実施形態に係る圧電振動子の要部を模式的に示す斜視図。
【図４】本実施形態に係る圧電振動子の製造方法を模式的に示す断面図。
【図５】本実施形態に係る圧電振動子の製造方法を模式的に示す平面図。
【図６】フッ素樹脂膜のジメチルシロキサン付着防止効果を説明する図。
【図７】本実施形態に係る電子機器の一例を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、本発明を適用した実施形態の一例について図面を参照して説明する。ただし、本発明は以下の実施形態のみに限定されるものではない。本発明は、以下の実施形態およびその変形例を自由に組み合わせたものを含むものとする。
【００２９】
１． 圧電振動子および圧電発振器
以下、図面を参照して、本実施形態に係る圧電振動子について説明する。
【００３０】
図１（Ａ）は、本実施形態に係る圧電振動子２００の断面図である。図１（Ｂ）は、本実施形態に係る圧電振動子２００の要部の平面図である。
【００３１】
図１（Ａ）に示すように、本実施形態に係る圧電振動子２００は、キャビティ１を有するパッケージ１１０と、キャビティ１内に形成された電極パッド２０と、電極パッド２０の上に形成された接着部３０と、接着部３０によって、一端を支持された圧電振動素子１００と、を有する。
【００３２】
図１（Ａ）に示すように、パッケージ１１０は、キャビティ１を有する。パッケージ１１０は、例えば、ベース基板１１と、壁部１２とから形成されたパッケージ本体１０と、壁部１２に形成された開口部１２を塞ぐ封止部材３とにより構成されたキャビティ１を有していてもよい。
【００３３】
パッケージ本体１０は、図１（Ａ）に示すように、ベース基板１１と、壁部１２とから形成されてもよい。しかしながら、パッケージ本体１０の形状および構成は、圧電振動素子１００を収容することができる容器状の形状であればよく、特に限定されない。
【００３４】
ベース基板１１は、プレート状の部材であってもよい。ベース基板１１は、図１（Ａ）に示すように、第１の面１１ａと第２の面１１ｂを有していてもよい。ベース基板１１の第１の面１１ａの上に圧電振動素子１００を搭載することができる。図１（Ａ）に示すように、第１の面１１ａは、第１の面１１ａよりも突出した面からなる基部１４を有していてもよい。また、第１の面１１ａは平坦な面であってもよい（図示せず）。この場合、基部１４は、第１の面１１ａ内における所定の領域であってもよい（図示せず）。また、ベース基板１１の第２の面１１ｂにおいて、後述されるＩＣ部品７０を搭載する凹部２を有していてもよい。
【００３５】
壁部１２は、ベース基板１１の第１の面１１ａの上に形成されてもよい。壁部１２の形状は、ベース基板１１の圧電振動素子１００が搭載された領域を囲むことができ得る限り特に限定されない。壁部１２によって、圧電振動素子１００を収容する開口部１３が形成される。
【００３６】
ベース基板１１と壁部１２は、同じ材質から一体的に形成されたものであってもよい。ベース基板１１と壁部１２は、それぞれ異なる材質から形成され、互いに接着剤等により接合されてもよい。パッケージ本体１０の材質は、特に限定されない。ベース基板１１の材質は、例えば、単結晶シリコン、ガラス、セラミックス等から形成されてもよい。壁部１２の材質は、例えば、鉄−ニッケル、ステンレス、ステンレス鋼等の金属、単結晶シリコン、ガラス、セラミックス等から形成されてもよい。
【００３７】
封止部材３は、開口部１３を塞ぐように、パッケージ本体１０の上に形成される。開口部１３を封止部材３で塞ぐ封止には、軟ロウや硬ロウなどのロウ材による封止や、シーム封止を適宜用いてもよい。封止部材３の形状は、開口部１３を塞ぐことができる限り特に限定されない。例えば、図１（Ａ）に示すように、封止部材３は、プレート状の部材であってもよい。例えば、封止部材３は、例えば、鉄−ニッケル、ステンレス、ステンレス鋼等の金属、単結晶シリコン、ガラス、セラミックス等から形成されてもよい。
【００３８】
以上のいずれかの構成によって、パッケージ１１０はキャビティ１を有していてもよい。キャビティ１の内部は、真空であってもよい。キャビティ１の内部は、大気圧に比べて減圧された減圧状態であってもよい。また、キャビティ１の内部は、窒素などの不活性ガス雰囲気であってもよい。
【００３９】
図１（Ａ）に示すように、キャビティ１内には、電極パッド２０が形成される。電極パッド２０が形成される領域は、キャビティ１内であれば特に限定されるものではない。例えば、図１（Ａ）に示すように、電極パッド２０は、パッケージ本体１０の第１の面１１ａの基部１４の上に形成されてもよい。また、図１（Ｂ）に示すように、複数の電極パッド２０が形成されていてもよい。少なくとも１つの電極パッド２０は、図１（Ａ）に示すように、パッケージ本体１０の内部に形成された内部配線２２によって、例えば、パッケージ本体１０の第２の面１１ｂに形成された実装端子２１と電気的に接続されていてもよい。実装端子２１は複数形成されていてもよい。少なくとも１つの実装端子２１は、グラウンド用の端子であってもよい。また、少なくとも１つの実装端子２１は、電源用端子であってもよい。また、少なくとも１つの電極パッド２０は、図示しない内部配線を介して第２の面１１ｂの凹部２に形成された電極パッド２３と電気的に接続されていてもよい。電極パッド２０の形状は、特に限定されない。電極パッド２０の形状は、例えば、平面視において円形であってもよく、矩形であってもよい。電極パッド２０、実装端子２１、および電極パッド２３の構造及び材質は、特に限定されない。例えば、電極パッド２０、実装端子２１、および電極パッド２３は、単層の導電膜で形成されていてもよい。あるいは、電極パッド２０は、複数の導電膜の積層体で形成されていてもよい。電極パッド２０、実装端子２１、電極パッド２３、および内部配線２２は、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、スズ（Ｓｎ）などのいずれかを含む金属層であってもよい。
【００４０】
接着部３０は、図１（Ａ）に示すように、電極パッド２０の上に形成される。接着部３０は、シリコーン系導電性接着剤からなる接着部であって、例えば未硬化の際、粘着性を有し、硬化された後、圧電振動素子１００を支持することができる。具体的には、接着部３０は、シリコーン樹脂に導電性フィラーを混在させた導電性接着剤であってよい。混在する導電性フィラーは、導電性を有する限り特に限定されないが、例えば銀（Ａｇ）を用いてもよい。図１（Ｂ）に示すように、接着部３０は、複数の電極パッド２０の上にそれぞれ形成されてもよい。図１（Ｂ）に示すように、一方の電極パッド２０の上に形成された接着部３０を第１の接着部３１としてもよい。また、他方の電極パッド２０の上に形成された接着部３０を第２の接着部３２としてもよい。これによれば、電極パッド２０と圧電振動素子１００とを電気的に接続することができる。図１（Ａ）に示すように、シリコーン系導電性接着剤からなる接着部３０は、シリコーン樹脂を含み、常温においても、ジメチルシロキサンからなるシリコーン蒸気３３を発生させる。
【００４１】
圧電振動素子１００は、図１（Ａ）に示すように、キャビティ１の内部において、接着部３０により支持される。図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、圧電振動素子１００の一端が、接着部３０（第１の接着部３１と第２の接着部３２）により片持ちされ、支持される。これによって、圧電振動素子１００は支持されながら振動することができる。例えば、図１（Ｂ）に示すように、圧電振動素子１００が矩形であり一辺を挟んで２つの角部を有する場合、複数の電極パッド２０の上に形成された複数の接着部３０（第１の接着部３１と第２の接着部３２）がこれら２つの角部をそれぞれ支持してもよい。言い換えれば、圧電振動素子１００の短辺の内の一辺を挟む２つの角部において、圧電振動素子１００は接着部３０（第１の接着部３１と第２の接着部３２）により支持されることができる。
【００４２】
ここで、図１（Ｂ）に示すように、圧電振動素子１００が接着部３０によって支持される領域を支持領域４３とする。言い換えれば、圧電振動素子１００において、接着部３０（第１の接着部３１と第２の接着部３２）と接触する領域を支持領域４３とする。支持領域４３の配置は、圧電振動素子１００が支持され得る限り特に限定されるものではなく、圧電振動素子１００が支持された際、圧電振動素子１００が所望の共振周波数を有するように、適宜調整される。また、図１（Ｂ）に示すように、圧電振動素子１００の圧電基板４０において、支持領域４３以外の領域を可動領域４４とする。言い換えれば、圧電振動素子１００において、接着部３０と接触しない領域を可動領域４４とする。
【００４３】
なお、上述された領域は、後述される圧電基板４０上の領域であってもよい。例えば、支持領域４３は、圧電基板４０の上に直接または間接的に接着部３０が形成される領域であってもよい。可動領域４４は、圧電基板４０の上に直接または間接的に接着部３０が形成されない領域であってもよい。
【００４４】
図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、本実施形態に係る圧電振動子２００は、圧電振動素子１００と、圧電振動素子１００の可動領域４４に形成されたフッ素樹脂膜６０を有する。
【００４５】
以下に図面を参照して、圧電振動素子１００およびフッ素樹脂膜６０についての詳細を説明する。図２（Ａ）は、圧電振動素子１００を模式的に示す斜視図である。図２（Ｂ）は、フッ素樹脂膜６０が形成された圧電振動素子１００を模式的に示す斜視図である。図３（Ａ）から図３（Ｃ）は、フッ素樹脂膜６０の形成領域を模式的に説明する圧電振動素子１００の平面図である。
【００４６】
図２（Ａ）に示すように、圧電振動素子１００は、互いに対向する第１の面４１と第２の面４２とを有し、厚み滑り振動を主振動とする圧電基板４０と、第１の面４１および第２の面４２の上に、それぞれ形成された電極膜３０と、電極膜３０と接着部３０とを電気的に接続するリード電極５１と、を含む。
【００４７】
圧電基板４０は、図２（Ａ）に示すように、プレート状の部材であって、互いに対向する第１の面４１と第２の面４２とを有する。第１の面４１と第２の面４２は、圧電基板４０の２つの主表面であってよい。圧電基板４０の形状は、特に限定されない。圧電基板４０の形状は、例えば、平面視において、矩形であってもよい。ここで、図２（Ａ）に示すように、第１の面４１と第２の面４２とが展開される面をＸＹ平面とし、ＸＹ平面の法線方向をＺ軸方向とする。圧電基板４０は、厚み滑り振動を主振動とする圧電体であってもよい。言い換えれば、圧電基板４０は、厚み方向（図２（Ａ）におけるＺ軸方向）に電圧信号が印加されたときに厚み滑り振動を主振動として生じる圧電体であってもよい。したがって、圧電基板４０は、厚み方向に電圧信号が印加された際、屈曲振動等のその他の振動モードを生じるものであってもよい。圧電基板４０は、例えば、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形成されていてもよい。圧電基板４０が、水晶基板から形成される場合、水晶基板の法線方向が水晶の結晶のＺ軸となるように形成されてもよい。つまりは、該水晶基板の法線方向が、水晶の結晶軸のＸ軸、またはＹ軸の成分を含むものであってよい。また、該水晶基板は、ＡＴカットの水晶基板であってもよいし、ＢＴカットの水晶基板であってもよい。例えば、圧電基板４０が、ＡＴカットまたは、ＢＴカット水晶基板から形成される場合、厚み方向に電圧信号を印加することにより、より容易に厚み滑り振動を発生させることができ、その製造時の温度変化による水晶基板の厚みのばらつきを抑えることができる。また、図２（Ａ）に示すように、圧電基板４０は、所定の厚みＺ０を有する。これによって、圧電基板４０は、所定の共振周波数を有することができる。
【００４８】
ここで、図２（Ａ）に示すように、圧電基板４０の一端において支持領域４３が画定される。図２（Ａ）に示すように、圧電振動素子１００が矩形であり一辺を挟んで２つの角部を有する場合、支持領域４３は、圧電振動素子１００のこれら２つの角部であってもよい。図２（Ａ）に示すように、支持領域４３の一部を含む圧電振動素子１００の一方の短辺側の領域を非振動領域４５とし、可動領域４４のみからなる、その他の領域を振動領域４６としてもよい。なお、非振動領域４５および振動領域４６は、設計上の画定される領域であって、特に限定されるものではない。例えば、圧電振動素子１００が接着部３０によって支持されることにより、実質的に振動しない領域を非振動領域４５とし、厚み滑り振動により、圧電振動素子１００が実質的に振動する領域を振動領域４６と画定することができる。
【００４９】
金属膜５０は、図２（Ａ）に示すように、圧電基板４０の第１の面４１および第２の面４２の上にそれぞれ形成される。第１の面４１の上の金属膜５０、および第２の面４２の金属膜５０は、第１の面４１および第２の面４２の所定の領域において互いにオーバーラップするように形成され、圧電基板４０をＺ軸方向において挟むことができる（図１（Ａ）参照）。図２（Ａ）に示すように、金属膜５０は、振動領域４６内に形成される。金属膜５０の形成される領域は、振動領域４６内であれば特に限定されるものではないが、例えば、圧電基板４０の主表面（第１の面４１および第２の面４２）の中央部分を覆ように形成されてもよい。また、図２（Ａ）に示すように、主表面（第１の面４１および第２の面４２）の周縁部以外に形成されてもよい。また、図示はされないが、振動領域４６において、第１の面４１および第２の面４２の周縁部を含む全面を覆うように形成されてもよい。これによれば、金属膜５０は、圧電振動素子１００において励振電極を構成することができる。
【００５０】
金属膜５０の材質および構造は、導電性を有する限り特に限定されるものではない。例えば、金属膜５０は、単層で形成されていてもよい。金属膜５０は、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などのいずれかを含む金属層であってもよい。あるいは、金属膜５０は、複数の膜の積層体で形成されていてもよい。金属膜５０が積層体で形成される場合、金属膜５０は、例えば、圧電基板４０側からＮｉ（ニッケル）、Ｃｒ（クロム）など、圧電基板４０との密着性の高い金属からなる第１金属層、と金（Ａｕ）などからなる第２金属層を含む積層構造であってもよい。これによれば、圧電基板４０と金属膜５０との密着性を高め、圧電振動素子１００の信頼性を向上させることができる。
【００５１】
金属膜５０の膜厚は、圧電振動素子１００の共振周波数を考慮して適宜調整される。詳細は後述される。これにより、圧電振動素子１００は、圧電基板４０および金属膜５０からなる所定の厚みＺ１を有する。これによって、圧電振動素子１００は、所定の共振周波数である第１の共振周波数を有することができる。ここで、第１の共振周波数は、後述される第２の共振周波数よりも所定の周波数分高くなるように設定することができる。
【００５２】
図２（Ａ）に示すように、金属膜５０の引き出し線としてリード電極５１が形成される。リード電極５１の配置は、振動領域４６内に形成された金属膜５０から伸び、支持領域４３に至るように形成され得る限り特に限定されない。これによれば、支持領域４３に形成される導電性の接着部３０と金属膜５０とを電気的に接続することができる。図２（Ａ）示すように、リード電極５１は、支持領域４３において、例えば第１の面４１から第２の面４２または第２の面４２から第１の面４１に至るように形成されてもよい。つまりは、図２（Ａ）に示すように、支持領域４３が画定された圧電基板４０の短辺側の角部を覆うように形成されてもよい。これによれば、接着部３０との電気的接続性を高めることができる。リード電極５１は、単層で形成されていてもよい。リード電極５１は、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、金（Ａｕ）、ニッケル−クロム合金（Ｎｉ−Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）などのいずれかを含む金属層であってもよい。あるいは、リード電極５１は、複数の膜の積層体で形成されていてもよい。リード電極５１が積層体で形成される場合、リード電極５１は、例えば、圧電基板４０側からＮｉ（ニッケル）、Ｃｒ（クロム）など、圧電基板４０との密着性の高い金属からなる第１金属層、と金（Ａｕ）などからなる第２金属層を含む積層構造であってもよい。また、リード電極５１は、金属膜５０と蒸着、スパッタリング等により一体的に形成され、同じ材質および構成を有していてもよい。また、図示はされないが、最表層に、接着部３０との密着性の高い金属層を適宜形成してもよい。
【００５３】
ここで、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、圧電基板４０の第１の面４１の上に形成された金属膜５０と、その金属膜５０のリード電極５１と、を第１の電極膜５０ａとしてもよい。また、圧電基板４０の第２の面４２の上に形成された金属膜５０と、その金属膜５０のリード電極５１と、を第２の電極膜５０ｂとしてもよい。図１（Ｂ）に示すように、第１の電極膜５０ａは、第１の接着部３１と電気的に接続されていてもよい。また、図示はしないが、第２の電極膜５０ｂは、第２の接着部３２と電気的に接続されていてもよい。
【００５４】
以上のいずれかの構成により、圧電振動素子１００の構成としてもよい。
【００５５】
図２（Ｂ）に示すように、本実施形態に係る圧電振動子２００は、圧電振動素子１００の可動領域４４にフッ素樹脂膜６０を有する。フッ素樹脂膜６０は、撥水性および撥油性を有するフッ素樹脂であればよく、その材料は特に限定されるものではない。フッ素樹脂膜６０の材料としては、例えば、フロロポリエーテル系フッ素樹脂や、フロロポリエチレン系フッ素樹脂等を用いることができる。
【００５６】
フッ素樹脂膜６０の形成される領域は、可動領域４４内であれば、特に限定されない。好適には、フッ素樹脂膜６０は、可動領域４４内において、圧電振動素子１００が実質的に振動する領域である振動領域４６を覆うように形成されることができる。図３（Ａ）〜図３（Ｃ）にフッ素樹脂膜６０の形成領域を模式的に示す。図３（Ａ）〜図３（Ｃ）において、フッ素樹脂膜６０の形成領域は斜線部で示される。図３（Ａ）に示すように、フッ素樹脂膜６０は、振動領域４６の全面を覆うように形成されてもよい。つまりは、フッ素樹脂膜６０は、振動領域４６において、主表面である第１の面４１および第２の面４２と、圧電基板４０の側面を覆っていてもよい。これによれば、フッ素樹脂膜６０によって圧電振動素子１００が実質的に振動する部分を全て覆うことができる。また、図３（Ｂ）に示すように、フッ素樹脂膜６０は、振動領域４６内において、金属膜５０を覆うように形成されてもよい。また、図３（Ｃ）に示すように、フッ素樹脂膜６０は、振動領域４６を含む可動領域４４の全面を覆うように形成されてもよい。
【００５７】
フッ素樹脂膜６０の膜厚は、圧電振動素子１００の共振周波数を考慮して適宜調整される。詳細は後述される。これにより、図２（Ｂ）に示すように、圧電振動素子１００は、圧電基板４０、金属膜５０、およびフッ素樹脂膜６０からなる所定の厚みＺ２を有する。これによって、圧電振動素子１００は、所定の共振周波数である第２の共振周波数を有することができる。
【００５８】
以上のいずれかの構成により、本実施形態に係る圧電振動子２００の構成とすることができる。
【００５９】
なお、本実施形態に係る圧電振動子２００に搭載される圧電振動素子１００の態様は、上述された構成のみに限定されるわけではない。例えば、公知の音叉型圧電振動素子または公知のＳＡＷ圧電振動素子の構成であってもよい。音叉型圧電振動素子、ＳＡＷ圧電振動素子の場合であっても、実質的に振動する領域をフッ素樹脂膜６０により覆うことができる。
【００６０】
また、図１（Ａ）に示すように、圧電振動子２００は、ＩＣ部品７０を有することができる。ＩＣ部品７０は、例えば、発振回路部品であってよい。ＩＣ部品７０の搭載される場所は特に限定されない。例えば、ＩＣ部品７０は、図１（Ａ）に示すように、パッケージ本体１０の凹部２に搭載されてもよい。ここで、ＩＣ部品７０は、凹部２内に形成された電極パッド２３と電気的に接続されることができる。つまりは、図示しない内部配線および導電性の接着部３０を介して、圧電振動素子１００と電気的に接続されることができる。また、図示はされないが、ＩＣ部品７０は、キャビティ１内に搭載されてもよい。このとき、ＩＣ部品７０は、ワイヤボンディング等により圧電振動素子１００と電気的に接続されていてもよい。
【００６１】
以上の構成により、本実施形態に係る圧電発振器３００の構成とすることができる。
【００６２】
本実施形態に係る圧電振動子２００および圧電発振器３００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００６３】
本実施形態に係る圧電振動子２００および圧電発振器３００によれば、少なくとも圧電振動素子１００の実質的に振動する領域である振動領域４６がフッ素樹脂膜６０によって覆われた圧電振動子および圧電発振器を提供することができる。これによれば、接着部３０を構成するシリコーン樹脂から発生するシリコーン蒸気３３のジメチルシロキサン成分が、圧電振動素子１００の表面に付着することを防ぐことができる。つまりは、製造後、長期的な使用時において圧電振動素子１００の質量が増加し、共振振動数の周波数の低下現象を抑制することができる。したがって、長期的に高い信頼性を持つ圧電振動子および圧電発振器を提供することができる。なお、フッ素樹脂膜６０のジメチルシロキサン成分に対する付着防止効果についての詳細は後述される。
【００６４】
本実施形態に係る圧電振動子２００および圧電発振器３００は、例えば高周波数化した圧電振動子において非常に有用となる。以下に詳細を説明する。
【００６５】
例えば、ＡＴカットの水晶を用いた圧電振動子では、質量付加Δｍが振動質量に比して小さい場合に、周波数変動量ΔｆはＳａｕｅｒｂｒｅｙの式に成り立つことが知られている。すなわちΔｆはΔｍに比例し、周波数ｆの二乗に比例する。例えばｆ＝２６ＭＨｚのＡＴ水晶振動子に、微量付着物としてジメチルシロキサンが厚み１ｎｍ付着したとすると、ジメチルシロキサンの密度を０．９５[ｇ/ｃｍ３]とした場合、Δｆ＝−１４６Ｈｚほどとなる。製品スペックとしてΔｆ／ｆが±１０ｐｐｍ以内という規格だった場合は、Δｆ／ｆ＝−５．６ｐｐｍであるから、規格内におさまることになる。
【００６６】
しかしながら、圧電振動子デバイスが高周波になるほど微量付着物による影響は深刻になる。ｆ＝２００ＭＨｚの水晶振動子について、先ほどと同様の付着量ではΔｆ＝−８．６ＭＨｚ、Δｆ／ｆ＝−４３ｐｐｍとなり、規格値を超えた不良品となる。つまりは、ｆ＝２００ＭＨｚ程度の高周波圧電振動子の場合、１ｎｍのジメチルシロキサンの付着により、圧電振動子の共振周波数が、規格外となる。
【００６７】
本実施形態に係る圧電振動子によれば、長期的に、ジメチルシロキサン成分の圧電振動素子に対する付着を防ぐことができる。よって、本実施形態に係る圧電振動子によれば、上述された高周波数規格の圧電振動素子の場合であっても、圧電振動子の共振周波数の信頼性を確保することができ、その結果、長期的に高い信頼性を持つ圧電振動子および圧電発振器を提供することができる。
【００６８】
また、撥水性および撥油性を有するフッ素樹脂膜６０によって圧電振動素子１００が覆われている。これによれば、製造後、キャビティ１内に水分もしくは油分が残留していた場合、もしくは、製造後、封止部材３等に意図しない破損等が発生した場合に大気中の水分もしくは油分がキャビティ１内部に混入した場合であっても、圧電振動素子１００に対する水分の付着を防ぐことができる。したがって、本実施形態に係る圧電振動子によれば、水分付着による圧電振動素子１００の振動不良を防ぐことができ、圧電振動子２００および圧電発振器３００の信頼性を高めることができる。
【００６９】
以上によって、本実施形態に係る圧電振動子によれば、長期的に高い信頼性を持つ圧電振動子２００および圧電発振器３００を提供することができる。
【００７０】
２． 圧電振動子および圧電発振器の製造方法
以下、図面を参照して、本実施形態に係る圧電振動子の製造方法について説明する。
【００７１】
図４は、本実施形態に係る圧電振動子２００の製造方法を模式的に示す断面図である。図５は、本実施形態に係る圧電振動子２００の製造方法を模式的に示す平面図である。
【００７２】
本実施形態に係る圧電振動子の製造方法は、図４および図５に示すように、開口部１３を有するパッケージ本体１０を準備する工程と、圧電振動素子１００を準備する工程と、開口部１３より圧電振動素子１００をパッケージ本体１０に搭載する工程と、開口部１３を塞ぎ、キャビティ１を形成する工程と、を有する、圧電振動子の製造方法であって、圧電振動素子１００を準備する工程は、圧電基板４０を準備する工程と、圧電基板４０に金属膜５０を形成し、圧電振動素子１００を形成する工程と、圧電振動素子１００の所定の領域にフッ素樹脂膜６０を形成する工程と、を含む。
【００７３】
まず、図４（Ａ）に示すように、所定の厚みＺ０を有した圧電基板４０を準備する。圧電基板４０の材料は、厚みの違いにより周波数が決定される厚み滑り系の圧電材料である限り特に限定されず、例えば水晶基板を用いることができる。圧電基板４０は、例えば、複数の個片領域を有する水晶ウエハーを用意し、フォトリソグラフィー技術等により水晶ウエハーをエッチングすることによって、所望の厚さＺ０となるように膜厚を調整することができる（図示せず）。厚みを調整された水晶ウエハーを例えば個片領域の境界に沿ってダイシング、エッチング等によって分割することにより、図４（Ａ）に示す圧電基板４０を得ることができる。なお、分割工程を実施する手順は特に限定されず、後述される、金属膜５０形成工程、フッ素樹脂膜６０形成工程、または周波数調整工程のいずれかの後に行ってもよい。
【００７４】
次に、図４（Ｂ）に示すように、圧電基板４０の主表面である第１の面４１と第２の面４２に第１の電極膜５０ａおよび第２の電極膜５０ｂ（金属膜５０、リード電極５１）をそれぞれ形成する。本工程は、公知の成膜技術を用いることができ、例えば、蒸着やスパッタ等によって行うことができる。例えば、クロム、金等をスパッタリング法等によって積層することによって導電層（図示せず）を形成し、導電層を所定の形状にエッチングすることによって第１の電極膜５０ａおよび第２の電極膜５０ｂを形成してもよい。なお、第１の電極膜５０ａおよび第２の電極膜５０ｂの詳細は上述されているため、省略する。第１の電極膜５０ａおよび第２の電極膜５０ｂを形成することにより、圧電振動素子１００を形成することができる。ここで、金属膜５０の膜厚を所望の膜厚に調整することにより、圧電振動素子１００の厚みを所望の厚みＺ１となるように調整することができる。言い換えれば、金属膜５０の膜厚を調整することによって、圧電振動素子の共振周波数を調整することができる。これによって、圧電振動素子１００は第１の共振周波数を有してもよい。ここで、第１の共振周波数は、後述される第２の共振周波数よりも所定の周波数分高くなるように設定することができる。
【００７５】
次に、図４（Ｃ）に示すように、可動領域４４内の所定の領域においてフッ素樹脂膜６０を形成する。本工程は、公知の成膜技術を用いることができ、例えば、蒸着やスパッタ等によって行うことができる。液相法にて形成する場合は、圧電振動素子１００の全面に所望の膜厚となるようにフッ素樹脂膜を形成した後、所定の形状となるように、プラズマエッチング等を用いてパターニングを行い、フッ素樹脂膜６０を形成してもよい。また、気相法にて形成する場合は、所定の領域にマスク処理を行い、所望の膜厚を有するフッ素樹脂膜６０を形成してもよい。なお、フッ素樹脂膜６０の詳細は上述されているため、省略する。ここで、フッ素樹脂膜６０の膜厚を所望の膜厚に調整することにより、圧電振動素子１００およびフッ素樹脂膜６０からなる厚みを所望の厚みＺ２となるように調整することができる。言い換えれば、フッ素樹脂膜６０の膜厚を調整することによって、圧電振動素子１００の共振周波数を調整することができる。これによって、フッ素樹脂膜６０が形成された圧電振動素子１００は第２の共振周波数を有してもよい。ここで、キャビティ１が真空封止される場合、第２の共振周波数は、圧電振動素子１００がキャビティ１に封止された後の最終共振周波数よりも所定の周波数だけ高い周波数に調整設定されてもよい。つまりは、第２の共振周波数は大気中における周波数であるため、真空空間における周波数低下分を考慮し、所定の周波数だけ高い周波数に共振周波数を第２の共振周波数としてもよい。また、ここで、第２の共振周波数が、圧電振動素子１００がキャビティ１に封止された後の最終共振周波数となるように調整設定されてもよい。なお、最終共振周波数とは、製造工程後において本実施形態に係る圧電振動子２００が規格として有する目標共振周波数である。
【００７６】
次に、図５（Ａ）に示すように、開口部１３を有するパッケージ本体１０を準備する。上述のように、パッケージ本体１０の材質は特に限定されず、単結晶シリコン、ニッケル、ステンレス、ステンレス鋼、セラミックス、ガラスセラミックス等のいずれかより形成されていてもよい。したがって、パッケージ本体１０を準備する工程は、用いられる材質により異なる。よって、開口部１３を有するパッケージ本体１０を準備する工程は特に限定されない。例えば、単結晶シリコン等を用いる場合、フォトリソグラフィー技術等により、パッケージ本体１０を構成するベース基板１１と壁部１２が一体形成されてもよい。また、セラミックス等を用いる場合は、グリーンシートを形成した後、該グリーンシートを積層し、焼成、結合等により、パッケージ本体１０を形成してもよい。なお、図５（Ａ）に示すようにパッケージ本体１０のベース基板１１には基部１４が形成されていてもよい。また、図示はしないが、ベース基板１１の第２の面１１ａに凹部が形成されていてもよい。ここで、ベース基板１１および壁部１２に囲まれ、開口部１３が封止部材３によって塞がれることにより形成されるキャビティ１の内部を構成する領域を領域１ａとする。
【００７７】
図５（Ａ）に示すように、領域１ａに電極パッド２０が形成される。電極パッド２０は、公知の成膜技術により形成される。電極パッド２０は、例えば電解メッキ法等により形成されてもよい。電極パッド２０は、例えば基部１４の上に形成されてもよい。電極パッド２０の詳細は上述されているため省略する。また、このとき、パッケージ本体１０に、実装端子２１および電極パッド２３が形成されてもよい。図示はしないが、基部１４には電極パッド２０と連続したスルーホールが形成され、該スルーホール内部に内部配線を形成することにより、電極パッド２０を、実装端子２１または、電極パッド２３に電気的に接続してもよい。
【００７８】
次に、図５（Ｂ）に示すように、電極パッド２０の上に接着部３０を形成する。接着部３０は、圧電振動素子１００を支持するために必要となる量のシリコーン系導電性接着剤を電極パッド２０の上に供給することにより形成することができる。なお、接着部３０の詳細は上述されるため、省略する。
【００７９】
次に、図５（Ｃ）に示すように、パッケージ本体１０のキャビティ１内に、フッ素樹脂膜６０が形成された圧電振動素子１００を搭載する。このとき、圧電振動素子１００は、接着部３０により支持される。ここで、圧電振動素子１００を搭載した後、圧電振動素子１００を確実に固定するために、接着部３０にシリコーン系導電性接着剤をさらに供給してもよい。
【００８０】
次に、図示はしないが、封止部材３により、開口部１３を塞ぐことにより、キャビティ１を形成する。例えば、公知の接着剤により壁部１２の上に封止部材３を接合することにより、開口部１３を塞いでもよい。封止部材３により領域１ａを封止する際、領域１ａ内を窒素等の不活性ガスによって充填した後、封止部材３により気密封止してもよい。また、領域１ａ内を真空引きし、真空封止してもよい。
【００８１】
ここで、本実施形態に係る圧電振動子の製造方法において、金属膜５０を形成する工程またはフッ素樹脂膜６０を形成する工程において、圧電振動子の共振周波数調整工程を行ってもよい。以下に詳細を説明する。
【００８２】
厚み滑り振動を主振動とする圧電振動素子においては、圧電振動素子の振動領域における厚みの違いにより周波数が決定される。したがって、圧電振動素子１００が所望の最終共振周波数を有するためには、製造工程において、圧電振動素子１００の振動領域４６における厚みを所定の厚みとするために微調整をすることにより調整する共振周波数調整工程を行うことができる。言い換えれば、圧電振動素子１００の振動領域４６における厚みを追加もしくは削減することにより共振周波数調整工程を行うことができる。
【００８３】
金属膜５０を形成する工程において共振周波数調整工程を行う場合、例えばドライエッチング、蒸着、スパッタ等によって、金属膜５０の膜厚を追加もしくは削除することにより微調整し、圧電振動素子１００の振動領域４６における厚みを所定の厚みとするための微調整を行ってもよい。また、フッ素樹脂膜６０を形成する工程において共振周波数調整工程を行う場合、例えばドライエッチング、蒸着、スパッタ等によって、フッ素樹脂膜６０の膜厚を追加もしくは削除することにより微調整し、圧電振動素子１００の振動領域４６における厚みを所定の厚みとするための微調整を行ってもよい。
【００８４】
以上のいずれかの方法により、圧電振動子２００を製造することができる。
【００８５】
次に、図示はしないが、ＩＣ部品７０をパッケージ本体１０の所定の領域に搭載する。ＩＣ部品７０を搭載する領域は特に限定されないが、例えば、パッケージ本体の凹部２に形成された電極パッド２３の上に電気的に接続されてもよい（図１（Ａ）参照）。また、図示はされないが、圧電振動素子１００を開口部１３より搭載する際、ＩＣ部品７０も開口部１３より領域１ａ内の所定の領域に搭載してもよい。
【００８６】
以上のいずれかの方法により、圧電発振器３００を製造することができる。
【００８７】
本実施形態に係る圧電振動子および圧電発振器の製造方法は、例えば、以下の特徴を有する。
【００８８】
本実施形態に係る圧電振動子２００の製造方法によれば、長期的に高い信頼性を持つ圧電振動素子１００を有する圧電振動子２００を提供することができる。詳細は上述されているため、省略する。
【００８９】
また、圧電振動子を製造後、接着部３０のシリコーン樹脂成分から発生するジメチルシロキサン成分の圧電振動素子に対する付着による質量増加による周波数低下現象を考慮して、所定時間、例えば２３０℃〜２７０℃の加熱処理を行うことにより、周波数を低下させ安定化させる周波数安定化処理（エージング処理）を行う場合がある。本実施形態に係る圧電振動子の製造方法によれば、フッ素樹脂膜６０を形成することにより、接着部３０から発生するジメチルシロキサン成分の圧電振動素子１００に対する付着を防ぐことができる。これによれば、製造後から出荷前に行われる周波数安定化処理を行う必要がなくなる。つまりは、本実施形態に係る圧電振動子の製造方法によれば、生産性を向上させることができる。
【００９０】
また、加熱処理を行う必要がないため、熱により接着部３０が変質することがない。また、熱処理を行う必要ことがないため、周波数安定化処理におけるＩＣ部品７０への熱ストレスが無くなり、ＩＣ部品７０が搭載された圧電発振器３００の信頼性を向上させることができる。
【００９１】
以上によって、本実施形態に係る圧電振動子の製造方法によれば、長期的に高い信頼性を持つ圧電振動子および圧電発振器を提供することができる。
【００９２】
３． 実験例
以下に、本発明者が、本発明を発明するに至った実験例を、図６を参照して説明する。
【００９３】
本発明者は、経年的な周波数低下現象を防ぐために、圧電振動子の表面に付着するジメチルシロキサンの付着を防ぐことができる保護膜の材料についての研究を行った。その結果、本発明者は、撥水撥油効果を有するフッ素樹脂からなる保護膜が、蒸散したジメチルシロキサンの気中媒介の化学吸着を著しく抑制する効果を有すること見出した。
【００９４】
図６（Ａ）〜図６（Ｅ）は、フッ素樹脂膜のジメチルシロキサン付着防止効果を説明する質量スペクトルである。図６（Ａ）〜図６（Ｅ）は、本研究に使用された試料の表面を飛行時間型二次イオン質量分析法（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｒｉｇｈｔ Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ：ＴＯＦ−ＳＩＭＳ）を用いてそれぞれ計測した質量スペクトルの結果である。飛行時間型二次イオン質量分析にはアルバック・ファイ社製のＴＲＩＦＴＩＩを用いて行った。飛行時間型二次イオン質量分析の分析深さは、最表面〜１ｎｍ程度である。飛行時間型二次イオン質量分析法を用いることにより、試料の表面に付着した濃度ｐｐｍオーダーの微量濃度の有機成分を検出することができる。
【００９５】
本研究においては、試料Ｉとして、ジメチルシロキサンを積極的に蒸散させることのできるシリコーンゴムシート（信越シリコーン社製、ＫＥ−９３１−Ｕ）を用いた。試料ＩＩとして、シリコンウエハーを用いた。試料ＩＩＩとして、シリコンウエハーの表面にフッ素樹脂膜を液相法により成膜したものを用いた。フッ素樹脂膜の材料としては、フッ化エーテル系樹脂（信越化学工業社製、ＫＹ−１３０）を用いた。
【００９６】
図６（Ａ）は、試料Ｉの表面の質量スペクトルである。つまりは、図６（Ａ）から、シリコーンゴムシート起源のジメチルシロキサン由来成分のフラグメント信号を確認することができた。具体的には、試料Ｉの表面において、２８Ｓｉ＋、４３ＳｉＣＨ３＋、７３ＳｉＣ３Ｈ９＋、１３３Ｓｉ２Ｏ２Ｃ５Ｈ１５＋、１４７Ｓｉ２ＯＣ５Ｈ１５＋、２０７Ｓｉ３Ｏ３Ｃ５Ｈ１５＋、２２１Ｓｉ３Ｏ２Ｃ７Ｈ２１＋、２８１Ｓｉ４Ｏ４Ｃ７Ｈ２１＋のジメチルシロキサンに由来するＳｉ（ＣＨ３）Ｏ系のフラグメント信号（ｍ／ｚ＝４３、７３、１３３、１４７、２０７、２２１、２８１）が確認された。
【００９７】
図６（Ｂ）は、試料ＩＩの表面の質量スペクトルである。図６（Ｂ）から、シリコンウエハー表面の自然酸化膜に由来した成分のフラグメント信号を確認することができた。具体的には、２８Ｓｉ＋、４５ＳｉＯＨ＋（ｍ／ｚ＝２８、４５）のフラグメント信号が強く検出された。
【００９８】
図６（Ｃ）は、試料Ｉに接触させられた試料ＩＩの表面の質量スペクトルである。本研究における接触条件は、試料ＩＩの上に試料Ｉを接触させ、室温において７日間に亘り状態維持することにより行われた。図６（Ｃ）に示すように、接触後の試料ＩＩの表面においては、ジメチルシロキサン成分由来の成分であるＳｉ（ＣＨ３）Ｏ系のフラグメント信号（ｍ／ｚ＝７３、１４７、２０７、２２１、２８１）が確認された。図６（Ｃ）によれば、本研究における接触条件により、試料Ｉ由来のジメチルシロキサン成分が、試料ＩＩのシリコンウエハー表面に付着していることが分かった。
【００９９】
図６（Ｄ）は、試料ＩＩＩの表面の質量スペクトルである。図６（Ｄ）から、使用されたフッ素樹脂に由来した成分のフラグメント信号を確認することができた。具体的には、１２Ｃ＋、３１ＣＦ＋、４７ＣＦＯ＋、６９ＣＦ３＋、１００Ｃ２Ｆ４＋、１１９Ｃ２Ｆ５＋、１６３Ｃ３Ｏ２Ｆ５＋、１８５Ｃ３ＯＦ７＋、２１３Ｃ４Ｏ２Ｆ７＋（ｍ／ｚ＝１２、３１、４７、６９、１００、１１９、１６３、１８５、２１３）のフラグメント信号が強く検出された。
【０１００】
図６（Ｅ）は、試料Ｉに接触させられた試料ＩＩＩの表面の質量スペクトルである。試料ＩＩＩに対する接触条件も試料ＩＩに対する接触条件と同様の条件で行われ、試料ＩＩＩの上に試料Ｉを接触させ、室温において７日間に亘り接触状態を維持することにより行われた。図６（Ｅ）に示すように、試料Ｉとの接触後の試料ＩＩＩの表面においては、試料ＩＩのようにジメチルシロキサン成分由来のフラグメント信号は一切確認されず、試料Ｉとの接触前の試料ＩＩＩの質量スペクトルの結果と同一の結果が得られた。
【０１０１】
以上の結果から、本発明者は、フッ素樹脂とジメチルシロキサン成分との親和性は極めて低く、フッ素樹脂からなる保護膜が、蒸散したジメチルシロキサンの気中媒介の化学吸着を著しく抑制する効果を有するということを見出した。
【０１０２】
４． 電子機器
次に、本実施形態に係る電子機器１０００について説明する。本実施形態に係る電子機器１０００は、本発明に係る圧電振動子２００を有する。本実施形態に係る電気機器１０００は、例えば、携帯電話、自動車、デジタルカメラ、プロジェクタ、携帯電話基地局、デジタルＴＶ、デジタルビデオカメラ、時計、携帯型デジタル音楽プレーヤー、ＰＤＡ、パソコン、プリンタなどの電子機器であってもよい。例えば、図７に示すように、電子機器１０００が、携帯電話の場合、無線回路やＧＰＳ回路の温度補償水晶発振器として、本発明に係る圧電振動子２００を使用することができる。またカメラの手ぶれ検出機能などモーションセンシングのために本発明に係る圧電振動子２００を使用することができる。またワンセグ放送受信のための電圧補償型水晶発振器として、本発明に係る圧電振動子２００を使用することができる。
【０１０３】
以上によって、本実施形態に係る電子機器によれば、長期的に高い信頼性を持つ圧電振動子２００および圧電発振器３００を有する電子機器１０００を提供することができる。
【０１０４】
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【０１０５】
１ キャビティ、１ａ 領域、２ 凹部、３ 封止部材、１０ パッケージ本体、
１１ ベース基板、１１ａ 第１の面、１１ｂ 第２の面、１２ 壁部、
１３ 開口部、１４ 基部、２０ 電極パッド、２１ 実装端子、２２ 内部配線、
２３ 電極パッド、３０ 接着部、３１ 第１の接着部、３２ 第２の接着部、
３３ シリコーン蒸気、４０ 圧電基板、
４１ 第１の面、４２ 第２の面、４３ 支持領域、４４ 可動領域、
４５ 非振動領域、４６ 振動領域、５０ 金属膜、５０ａ 第１の電極膜、
５０ｂ 第２の電極膜、５１ リード電極、６０ フッ素樹脂膜、７０ ＩＣ部品、
１００ 圧電振動素子、１１０ パッケージ、
２００ 圧電振動子、３００ 圧電発振器、１０００ 電子機器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動子、圧電発振器、電子機器、及び圧電振動子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＡＴカット水晶振動子などの厚さ滑り振動を主振動とする圧電振動素子を利用した圧電振動子が知られている（特許文献１）。圧電振動子のような圧電デバイスは、例えば携帯電話等の通信機器等やコンピュータ等の電子機器等に搭載される圧電発振器等に用いられる。このような圧電デバイスにおいては、梁状の圧電振動素子が、シリコーン系導電性接着剤により圧電デバイス内に片持ちによって支持されている。圧電振動素子は、その製造工程において、例えば真空封止されたキャビティ内において気密封止される。これは、圧電デバイスメーカーより出荷された後の圧電デバイスを埃等の外的な周波数撹乱因子より保護し、出荷時の共振周波数が維持されることを目的として行われる。
【０００３】
しかしながら、このような圧電デバイスにおいて、圧電デバイスメーカーより出荷され、製品化された後、経年的な周波数低下現象が発生することが報告されている（特許文献１）。特許文献１によれば、このような経年的な周波数低下現象は、シリコーン系導電性接着剤が硬化したシリコーン樹脂から蒸散したシリコーン分子の環状ジメチルポリシロキサン分子成分（以下、「ジメチルシロキサン」とも言う）が、出荷後のキャビティ内において圧電振動素子の表面に化学吸着し、圧電振動素子の質量増加を引き起こすことが要因とされている。
【０００４】
ジメチルシロキサンの発生源となるシリコーン系導電性接着剤は、耐衝撃性等の要求から極めて有用であり、シリコーン系導電性接着剤をその他の接着剤により代替することは現状難しい。さらに、近年は、圧電デバイスの小型化と高周波数化の要求により、圧電振動子のパッケージ本体が小型化し、かつ、利用される共振周波数の周波数バンドが高域化したことに伴い、圧電振動素子の微小な質量増加によっても、長期的には圧電振動素子の共振周波数の信頼性を低下させる可能性が指摘さている。したがって、経年的に共振周波数が安定し、高い信頼性を持つ圧電振動子が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２１７２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的の１つは、長期的に高い信頼性を持つ圧電振動子を提供することにある。
【０００７】
本発明の目的の１つは、長期的に高い信頼性を持つ圧電振動子の製造方法を提供することにある。
【０００８】
本発明の目的の１つは、上記圧電振動子を有する圧電発振器を提供することにある。
【０００９】
本発明の目的の１つは、上記圧電振動子を有する電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明に係る圧電振動子は、
キャビティを有するパッケージと、
前記キャビティ内に形成された複数の電極パッドと、
シリコーン系導電性接着剤を含み、複数の前記電極パッドの上にそれぞれ形成された第１の接着部および第２の接着部と、
前記第１の接着部および前記第２の接着部によって、一端を支持された圧電振動素子と、
を備え、
前記圧電振動素子が、
互いに対向する第１の面と第２の面とを有する圧電基板と、
前記第１の面に形成され、前記第１の接着部と電気的に接続された第１の電極膜と、
前記第２の面に形成され、前記第２の接着部と電気的に接続された第２の電極膜と、
を有し、
前記圧電振動素子の前記第１の接着部および前記第２の接着部により支持された領域を支持領域とし、前記第１の接着部および前記第２の接着部により支持されていない領域を可動領域としたとき、
前記可動領域にフッ素樹脂膜が形成される。
【００１１】
なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば「特定のもの（以下「Ａ」という）の「上方」に他の特定のもの（以下「Ｂ」という）を形成する」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ａ上に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ上に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。同様に、「下方」という文言は、Ａ下に直接Ｂを形成するような場合と、Ａ下に他のものを介してＢを形成するような場合とが含まれるものとする。
【００１２】
本発明によれば、長期的に高い信頼性を持つ圧電振動子を提供することができる。
【００１３】
（２）本発明に係る圧電振動子において、
前記圧電基板は、水晶基板であってもよい。
【００１４】
（３）本発明に係る圧電振動子において、
前記フッ素樹脂膜は、前記可動領域内において、少なくとも前記圧電振動素子が振動する領域を覆うように形成されてもよい。
【００１５】
（４）本発明に係る圧電振動子において、
前記フッ素樹脂膜は、前記可動領域内において、少なくとも前記第１の電極膜および前記第２の電極膜を覆うように形成されてもよい。
【００１６】
（５）本発明に係る圧電振動子において、
前記圧電振動素子は、所定の第１の共振周波数を有し、
所定の膜厚を有した前記フッ素樹脂膜を前記圧電振動素子の所定の領域に形成することにより、前記第１の共振周波数よりも所定の周波数だけ低い第２の共振周波数を有していてもよい。
【００１７】
（６）本発明に係る圧電振動子において、
前記フッ素樹脂膜は、撥水性および撥油性を有するフッ素樹脂材料からなっていてもよい。
【００１８】
（７）本発明に係る圧電振動子において、
前記フッ素樹脂膜は、フロロポリエーテル系材料からなっていてもよい。
【００１９】
（８）本発明に係る圧電発振器は、
上記のいずれかの圧電振動子と電気的に接続された発振回路部をさらに含む。
【００２０】
本発明によれば、長期的に高い信頼性を持つ圧電振動子を有する圧電発振器を提供することができる。
【００２１】
（９）本発明に係る電子機器は、
上記のいずれかの圧電振動子を含む。
【００２２】
本発明によれば、長期的に高い信頼性を持つ圧電振動子を有する電子機器を提供することができる。
【００２３】
（１０）本発明に係る圧電振動子の製造方法は、
キャビティを有するパッケージと、前記キャビティ内に形成された電極パッドと、前記電極パッドの上に形成された接着部と、前記接着部によって、一端を支持された圧電振動素子と、を備え、前記圧電振動素子が、圧電基板と、前記圧電基板上に形成され前記接着部と電気的に接続された電極膜と、を有する、圧電振動子の製造方法であって、
前記圧電振動素子の前記接着部により支持された領域を支持領域とし、前記接着部により支持されていない領域を可動領域としたとき、前記可動領域にフッ素樹脂膜を形成する工程と、
前記フッ素樹脂膜を形成する工程のあと、前記圧電振動素子の前記支持領域を前記接着部に搭載する工程と、
を含む。
【００２４】
本発明によれば、長期的に高い信頼性を持つ圧電振動子の製造方法を提供することができる。
【００２５】
（１１）本発明に係る圧電振動子の製造方法において、
前記フッ素樹脂膜を形成する工程において、圧電振動子の共振周波数調整を行ってもよい。
【００２６】
（１２）本発明に係る圧電振動子の製造方法において、
さらに、前記圧電基板上に前記金属膜を形成する工程を含み、
前記金属膜を形成する工程において、圧電振動子の共振周波数調整を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施形態に係る圧電振動子の要部を模式的に示す断面図と平面図。
【図２】本実施形態に係る圧電振動子の要部を模式的に示す斜視図。
【図３】本実施形態に係る圧電振動子の要部を模式的に示す斜視図。
【図４】本実施形態に係る圧電振動子の製造方法を模式的に示す断面図。
【図５】本実施形態に係る圧電振動子の製造方法を模式的に示す平面図。
【図６】フッ素樹脂膜のジメチルシロキサン付着防止効果を説明する図。
【図７】本実施形態に係る電子機器の一例を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、本発明を適用した実施形態の一例について図面を参照して説明する。ただし、本発明は以下の実施形態のみに限定されるものではない。本発明は、以下の実施形態およびその変形例を自由に組み合わせたものを含むものとする。
【００２９】
１． 圧電振動子および圧電発振器
以下、図面を参照して、本実施形態に係る圧電振動子について説明する。
【００３０】
図１（Ａ）は、本実施形態に係る圧電振動子２００の断面図である。図１（Ｂ）は、本実施形態に係る圧電振動子２００の要部の平面図である。
【００３１】
図１（Ａ）に示すように、本実施形態に係る圧電振動子２００は、キャビティ１を有するパッケージ１１０と、キャビティ１内に形成された電極パッド２０と、電極パッド２０の上に形成された接着部３０と、接着部３０によって、一端を支持された圧電振動素子１００と、を有する。
【００３２】
図１（Ａ）に示すように、パッケージ１１０は、キャビティ１を有する。パッケージ１１０は、例えば、ベース基板１１と、壁部１２とから形成されたパッケージ本体１０と、壁部１２に形成された開口部１２を塞ぐ封止部材３とにより構成されたキャビティ１を有していてもよい。
【００３３】
パッケージ本体１０は、図１（Ａ）に示すように、ベース基板１１と、壁部１２とから形成されてもよい。しかしながら、パッケージ本体１０の形状および構成は、圧電振動素子１００を収容することができる容器状の形状であればよく、特に限定されない。
【００３４】
ベース基板１１は、プレート状の部材であってもよい。ベース基板１１は、図１（Ａ）に示すように、第１の面１１ａと第２の面１１ｂを有していてもよい。ベース基板１１の第１の面１１ａの上に圧電振動素子１００を搭載することができる。図１（Ａ）に示すように、第１の面１１ａは、第１の面１１ａよりも突出した面からなる基部１４を有していてもよい。また、第１の面１１ａは平坦な面であってもよい（図示せず）。この場合、基部１４は、第１の面１１ａ内における所定の領域であってもよい（図示せず）。また、ベース基板１１の第２の面１１ｂにおいて、後述されるＩＣ部品７０を搭載する凹部２を有していてもよい。
【００３５】
壁部１２は、ベース基板１１の第１の面１１ａの上に形成されてもよい。壁部１２の形状は、ベース基板１１の圧電振動素子１００が搭載された領域を囲むことができ得る限り特に限定されない。壁部１２によって、圧電振動素子１００を収容する開口部１３が形成される。
【００３６】
ベース基板１１と壁部１２は、同じ材質から一体的に形成されたものであってもよい。ベース基板１１と壁部１２は、それぞれ異なる材質から形成され、互いに接着剤等により接合されてもよい。パッケージ本体１０の材質は、特に限定されない。ベース基板１１の材質は、例えば、単結晶シリコン、ガラス、セラミックス等から形成されてもよい。壁部１２の材質は、例えば、鉄−ニッケル、ステンレス、ステンレス鋼等の金属、単結晶シリコン、ガラス、セラミックス等から形成されてもよい。
【００３７】
封止部材３は、開口部１３を塞ぐように、パッケージ本体１０の上に形成される。開口部１３を封止部材３で塞ぐ封止には、軟ロウや硬ロウなどのロウ材による封止や、シーム封止を適宜用いてもよい。封止部材３の形状は、開口部１３を塞ぐことができる限り特に限定されない。例えば、図１（Ａ）に示すように、封止部材３は、プレート状の部材であってもよい。例えば、封止部材３は、例えば、鉄−ニッケル、ステンレス、ステンレス鋼等の金属、単結晶シリコン、ガラス、セラミックス等から形成されてもよい。
【００３８】
以上のいずれかの構成によって、パッケージ１１０はキャビティ１を有していてもよい。キャビティ１の内部は、真空であってもよい。キャビティ１の内部は、大気圧に比べて減圧された減圧状態であってもよい。また、キャビティ１の内部は、窒素などの不活性ガス雰囲気であってもよい。
【００３９】
図１（Ａ）に示すように、キャビティ１内には、電極パッド２０が形成される。電極パッド２０が形成される領域は、キャビティ１内であれば特に限定されるものではない。例えば、図１（Ａ）に示すように、電極パッド２０は、パッケージ本体１０の第１の面１１ａの基部１４の上に形成されてもよい。また、図１（Ｂ）に示すように、複数の電極パッド２０が形成されていてもよい。少なくとも１つの電極パッド２０は、図１（Ａ）に示すように、パッケージ本体１０の内部に形成された内部配線２２によって、例えば、パッケージ本体１０の第２の面１１ｂに形成された実装端子２１と電気的に接続されていてもよい。実装端子２１は複数形成されていてもよい。少なくとも１つの実装端子２１は、グラウンド用の端子であってもよい。また、少なくとも１つの実装端子２１は、電源用端子であってもよい。また、少なくとも１つの電極パッド２０は、図示しない内部配線を介して第２の面１１ｂの凹部２に形成された電極パッド２３と電気的に接続されていてもよい。電極パッド２０の形状は、特に限定されない。電極パッド２０の形状は、例えば、平面視において円形であってもよく、矩形であってもよい。電極パッド２０、実装端子２１、および電極パッド２３の構造及び材質は、特に限定されない。例えば、電極パッド２０、実装端子２１、および電極パッド２３は、単層の導電膜で形成されていてもよい。あるいは、電極パッド２０は、複数の導電膜の積層体で形成されていてもよい。電極パッド２０、実装端子２１、電極パッド２３、および内部配線２２は、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、スズ（Ｓｎ）などのいずれかを含む金属層であってもよい。
【００４０】
接着部３０は、図１（Ａ）に示すように、電極パッド２０の上に形成される。接着部３０は、シリコーン系導電性接着剤からなる接着部であって、例えば未硬化の際、粘着性を有し、硬化された後、圧電振動素子１００を支持することができる。具体的には、接着部３０は、シリコーン樹脂に導電性フィラーを混在させた導電性接着剤であってよい。混在する導電性フィラーは、導電性を有する限り特に限定されないが、例えば銀（Ａｇ）を用いてもよい。図１（Ｂ）に示すように、接着部３０は、複数の電極パッド２０の上にそれぞれ形成されてもよい。図１（Ｂ）に示すように、一方の電極パッド２０の上に形成された接着部３０を第１の接着部３１としてもよい。また、他方の電極パッド２０の上に形成された接着部３０を第２の接着部３２としてもよい。これによれば、電極パッド２０と圧電振動素子１００とを電気的に接続することができる。図１（Ａ）に示すように、シリコーン系導電性接着剤からなる接着部３０は、シリコーン樹脂を含み、常温においても、ジメチルシロキサンからなるシリコーン蒸気３３を発生させる。
【００４１】
圧電振動素子１００は、図１（Ａ）に示すように、キャビティ１の内部において、接着部３０により支持される。図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、圧電振動素子１００の一端が、接着部３０（第１の接着部３１と第２の接着部３２）により片持ちされ、支持される。これによって、圧電振動素子１００は支持されながら振動することができる。例えば、図１（Ｂ）に示すように、圧電振動素子１００が矩形であり一辺を挟んで２つの角部を有する場合、複数の電極パッド２０の上に形成された複数の接着部３０（第１の接着部３１と第２の接着部３２）がこれら２つの角部をそれぞれ支持してもよい。言い換えれば、圧電振動素子１００の短辺の内の一辺を挟む２つの角部において、圧電振動素子１００は接着部３０（第１の接着部３１と第２の接着部３２）により支持されることができる。
【００４２】
ここで、図１（Ｂ）に示すように、圧電振動素子１００が接着部３０によって支持される領域を支持領域４３とする。言い換えれば、圧電振動素子１００において、接着部３０（第１の接着部３１と第２の接着部３２）と接触する領域を支持領域４３とする。支持領域４３の配置は、圧電振動素子１００が支持され得る限り特に限定されるものではなく、圧電振動素子１００が支持された際、圧電振動素子１００が所望の共振周波数を有するように、適宜調整される。また、図１（Ｂ）に示すように、圧電振動素子１００の圧電基板４０において、支持領域４３以外の領域を可動領域４４とする。言い換えれば、圧電振動素子１００において、接着部３０と接触しない領域を可動領域４４とする。
【００４３】
なお、上述された領域は、後述される圧電基板４０上の領域であってもよい。例えば、支持領域４３は、圧電基板４０の上に直接または間接的に接着部３０が形成される領域であってもよい。可動領域４４は、圧電基板４０の上に直接または間接的に接着部３０が形成されない領域であってもよい。
【００４４】
図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、本実施形態に係る圧電振動子２００は、圧電振動素子１００と、圧電振動素子１００の可動領域４４に形成されたフッ素樹脂膜６０を有する。
【００４５】
以下に図面を参照して、圧電振動素子１００およびフッ素樹脂膜６０についての詳細を説明する。図２（Ａ）は、圧電振動素子１００を模式的に示す斜視図である。図２（Ｂ）は、フッ素樹脂膜６０が形成された圧電振動素子１００を模式的に示す斜視図である。図３（Ａ）から図３（Ｃ）は、フッ素樹脂膜６０の形成領域を模式的に説明する圧電振動素子１００の平面図である。
【００４６】
図２（Ａ）に示すように、圧電振動素子１００は、互いに対向する第１の面４１と第２の面４２とを有し、厚み滑り振動を主振動とする圧電基板４０と、第１の面４１および第２の面４２の上に、それぞれ形成された電極膜３０と、電極膜３０と接着部３０とを電気的に接続するリード電極５１と、を含む。
【００４７】
圧電基板４０は、図２（Ａ）に示すように、プレート状の部材であって、互いに対向する第１の面４１と第２の面４２とを有する。第１の面４１と第２の面４２は、圧電基板４０の２つの主表面であってよい。圧電基板４０の形状は、特に限定されない。圧電基板４０の形状は、例えば、平面視において、矩形であってもよい。ここで、図２（Ａ）に示すように、第１の面４１と第２の面４２とが展開される面をＸＹ平面とし、ＸＹ平面の法線方向をＺ軸方向とする。圧電基板４０は、厚み滑り振動を主振動とする圧電体であってもよい。言い換えれば、圧電基板４０は、厚み方向（図２（Ａ）におけるＺ軸方向）に電圧信号が印加されたときに厚み滑り振動を主振動として生じる圧電体であってもよい。したがって、圧電基板４０は、厚み方向に電圧信号が印加された際、屈曲振動等のその他の振動モードを生じるものであってもよい。圧電基板４０は、例えば、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形成されていてもよい。圧電基板４０が、水晶基板から形成される場合、水晶基板の法線方向が水晶の結晶のＺ軸となるように形成されてもよい。つまりは、該水晶基板の法線方向が、水晶の結晶軸のＸ軸、またはＹ軸の成分を含むものであってよい。また、該水晶基板は、ＡＴカットの水晶基板であってもよいし、ＢＴカットの水晶基板であってもよい。例えば、圧電基板４０が、ＡＴカットまたは、ＢＴカット水晶基板から形成される場合、厚み方向に電圧信号を印加することにより、より容易に厚み滑り振動を発生させることができ、その製造時の温度変化による水晶基板の厚みのばらつきを抑えることができる。また、図２（Ａ）に示すように、圧電基板４０は、所定の厚みＺ０を有する。これによって、圧電基板４０は、所定の共振周波数を有することができる。
【００４８】
ここで、図２（Ａ）に示すように、圧電基板４０の一端において支持領域４３が画定される。図２（Ａ）に示すように、圧電振動素子１００が矩形であり一辺を挟んで２つの角部を有する場合、支持領域４３は、圧電振動素子１００のこれら２つの角部であってもよい。図２（Ａ）に示すように、支持領域４３の一部を含む圧電振動素子１００の一方の短辺側の領域を非振動領域４５とし、可動領域４４のみからなる、その他の領域を振動領域４６としてもよい。なお、非振動領域４５および振動領域４６は、設計上の画定される領域であって、特に限定されるものではない。例えば、圧電振動素子１００が接着部３０によって支持されることにより、実質的に振動しない領域を非振動領域４５とし、厚み滑り振動により、圧電振動素子１００が実質的に振動する領域を振動領域４６と画定することができる。
【００４９】
金属膜５０は、図２（Ａ）に示すように、圧電基板４０の第１の面４１および第２の面４２の上にそれぞれ形成される。第１の面４１の上の金属膜５０、および第２の面４２の金属膜５０は、第１の面４１および第２の面４２の所定の領域において互いにオーバーラップするように形成され、圧電基板４０をＺ軸方向において挟むことができる（図１（Ａ）参照）。図２（Ａ）に示すように、金属膜５０は、振動領域４６内に形成される。金属膜５０の形成される領域は、振動領域４６内であれば特に限定されるものではないが、例えば、圧電基板４０の主表面（第１の面４１および第２の面４２）の中央部分を覆ように形成されてもよい。また、図２（Ａ）に示すように、主表面（第１の面４１および第２の面４２）の周縁部以外に形成されてもよい。また、図示はされないが、振動領域４６において、第１の面４１および第２の面４２の周縁部を含む全面を覆うように形成されてもよい。これによれば、金属膜５０は、圧電振動素子１００において励振電極を構成することができる。
【００５０】
金属膜５０の材質および構造は、導電性を有する限り特に限定されるものではない。例えば、金属膜５０は、単層で形成されていてもよい。金属膜５０は、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などのいずれかを含む金属層であってもよい。あるいは、金属膜５０は、複数の膜の積層体で形成されていてもよい。金属膜５０が積層体で形成される場合、金属膜５０は、例えば、圧電基板４０側からＮｉ（ニッケル）、Ｃｒ（クロム）など、圧電基板４０との密着性の高い金属からなる第１金属層、と金（Ａｕ）などからなる第２金属層を含む積層構造であってもよい。これによれば、圧電基板４０と金属膜５０との密着性を高め、圧電振動素子１００の信頼性を向上させることができる。
【００５１】
金属膜５０の膜厚は、圧電振動素子１００の共振周波数を考慮して適宜調整される。詳細は後述される。これにより、圧電振動素子１００は、圧電基板４０および金属膜５０からなる所定の厚みＺ１を有する。これによって、圧電振動素子１００は、所定の共振周波数である第１の共振周波数を有することができる。ここで、第１の共振周波数は、後述される第２の共振周波数よりも所定の周波数分高くなるように設定することができる。
【００５２】
図２（Ａ）に示すように、金属膜５０の引き出し線としてリード電極５１が形成される。リード電極５１の配置は、振動領域４６内に形成された金属膜５０から伸び、支持領域４３に至るように形成され得る限り特に限定されない。これによれば、支持領域４３に形成される導電性の接着部３０と金属膜５０とを電気的に接続することができる。図２（Ａ）示すように、リード電極５１は、支持領域４３において、例えば第１の面４１から第２の面４２または第２の面４２から第１の面４１に至るように形成されてもよい。つまりは、図２（Ａ）に示すように、支持領域４３が画定された圧電基板４０の短辺側の角部を覆うように形成されてもよい。これによれば、接着部３０との電気的接続性を高めることができる。リード電極５１は、単層で形成されていてもよい。リード電極５１は、例えば、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、金（Ａｕ）、ニッケル−クロム合金（Ｎｉ−Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）などのいずれかを含む金属層であってもよい。あるいは、リード電極５１は、複数の膜の積層体で形成されていてもよい。リード電極５１が積層体で形成される場合、リード電極５１は、例えば、圧電基板４０側からＮｉ（ニッケル）、Ｃｒ（クロム）など、圧電基板４０との密着性の高い金属からなる第１金属層、と金（Ａｕ）などからなる第２金属層を含む積層構造であってもよい。また、リード電極５１は、金属膜５０と蒸着、スパッタリング等により一体的に形成され、同じ材質および構成を有していてもよい。また、図示はされないが、最表層に、接着部３０との密着性の高い金属層を適宜形成してもよい。
【００５３】
ここで、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、圧電基板４０の第１の面４１の上に形成された金属膜５０と、その金属膜５０のリード電極５１と、を第１の電極膜５０ａとしてもよい。また、圧電基板４０の第２の面４２の上に形成された金属膜５０と、その金属膜５０のリード電極５１と、を第２の電極膜５０ｂとしてもよい。図１（Ｂ）に示すように、第１の電極膜５０ａは、第１の接着部３１と電気的に接続されていてもよい。また、図示はしないが、第２の電極膜５０ｂは、第２の接着部３２と電気的に接続されていてもよい。
【００５４】
以上のいずれかの構成により、圧電振動素子１００の構成としてもよい。
【００５５】
図２（Ｂ）に示すように、本実施形態に係る圧電振動子２００は、圧電振動素子１００の可動領域４４にフッ素樹脂膜６０を有する。フッ素樹脂膜６０は、撥水性および撥油性を有するフッ素樹脂であればよく、その材料は特に限定されるものではない。フッ素樹脂膜６０の材料としては、例えば、フロロポリエーテル系フッ素樹脂や、フロロポリエチレン系フッ素樹脂等を用いることができる。
【００５６】
フッ素樹脂膜６０の形成される領域は、可動領域４４内であれば、特に限定されない。好適には、フッ素樹脂膜６０は、可動領域４４内において、圧電振動素子１００が実質的に振動する領域である振動領域４６を覆うように形成されることができる。図３（Ａ）〜図３（Ｃ）にフッ素樹脂膜６０の形成領域を模式的に示す。図３（Ａ）〜図３（Ｃ）において、フッ素樹脂膜６０の形成領域は斜線部で示される。図３（Ａ）に示すように、フッ素樹脂膜６０は、振動領域４６の全面を覆うように形成されてもよい。つまりは、フッ素樹脂膜６０は、振動領域４６において、主表面である第１の面４１および第２の面４２と、圧電基板４０の側面を覆っていてもよい。これによれば、フッ素樹脂膜６０によって圧電振動素子１００が実質的に振動する部分を全て覆うことができる。また、図３（Ｂ）に示すように、フッ素樹脂膜６０は、振動領域４６内において、金属膜５０を覆うように形成されてもよい。また、図３（Ｃ）に示すように、フッ素樹脂膜６０は、振動領域４６を含む可動領域４４の全面を覆うように形成されてもよい。
【００５７】
フッ素樹脂膜６０の膜厚は、圧電振動素子１００の共振周波数を考慮して適宜調整される。詳細は後述される。これにより、図２（Ｂ）に示すように、圧電振動素子１００は、圧電基板４０、金属膜５０、およびフッ素樹脂膜６０からなる所定の厚みＺ２を有する。これによって、圧電振動素子１００は、所定の共振周波数である第２の共振周波数を有することができる。
【００５８】
以上のいずれかの構成により、本実施形態に係る圧電振動子２００の構成とすることができる。
【００５９】
なお、本実施形態に係る圧電振動子２００に搭載される圧電振動素子１００の態様は、上述された構成のみに限定されるわけではない。例えば、公知の音叉型圧電振動素子または公知のＳＡＷ圧電振動素子の構成であってもよい。音叉型圧電振動素子、ＳＡＷ圧電振動素子の場合であっても、実質的に振動する領域をフッ素樹脂膜６０により覆うことができる。
【００６０】
また、図１（Ａ）に示すように、圧電振動子２００は、ＩＣ部品７０を有することができる。ＩＣ部品７０は、例えば、発振回路部品であってよい。ＩＣ部品７０の搭載される場所は特に限定されない。例えば、ＩＣ部品７０は、図１（Ａ）に示すように、パッケージ本体１０の凹部２に搭載されてもよい。ここで、ＩＣ部品７０は、凹部２内に形成された電極パッド２３と電気的に接続されることができる。つまりは、図示しない内部配線および導電性の接着部３０を介して、圧電振動素子１００と電気的に接続されることができる。また、図示はされないが、ＩＣ部品７０は、キャビティ１内に搭載されてもよい。このとき、ＩＣ部品７０は、ワイヤボンディング等により圧電振動素子１００と電気的に接続されていてもよい。
【００６１】
以上の構成により、本実施形態に係る圧電発振器３００の構成とすることができる。
【００６２】
本実施形態に係る圧電振動子２００および圧電発振器３００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００６３】
本実施形態に係る圧電振動子２００および圧電発振器３００によれば、少なくとも圧電振動素子１００の実質的に振動する領域である振動領域４６がフッ素樹脂膜６０によって覆われた圧電振動子および圧電発振器を提供することができる。これによれば、接着部３０を構成するシリコーン樹脂から発生するシリコーン蒸気３３のジメチルシロキサン成分が、圧電振動素子１００の表面に付着することを防ぐことができる。つまりは、製造後、長期的な使用時において圧電振動素子１００の質量が増加し、共振振動数の周波数の低下現象を抑制することができる。したがって、長期的に高い信頼性を持つ圧電振動子および圧電発振器を提供することができる。なお、フッ素樹脂膜６０のジメチルシロキサン成分に対する付着防止効果についての詳細は後述される。
【００６４】
本実施形態に係る圧電振動子２００および圧電発振器３００は、例えば高周波数化した圧電振動子において非常に有用となる。以下に詳細を説明する。
【００６５】
例えば、ＡＴカットの水晶を用いた圧電振動子では、質量付加Δｍが振動質量に比して小さい場合に、周波数変動量ΔｆはＳａｕｅｒｂｒｅｙの式に成り立つことが知られている。すなわちΔｆはΔｍに比例し、周波数ｆの二乗に比例する。例えばｆ＝２６ＭＨｚのＡＴ水晶振動子に、微量付着物としてジメチルシロキサンが厚み１ｎｍ付着したとすると、ジメチルシロキサンの密度を０．９５[ｇ/ｃｍ３]とした場合、Δｆ＝−１４６Ｈｚほどとなる。製品スペックとしてΔｆ／ｆが±１０ｐｐｍ以内という規格だった場合は、Δｆ／ｆ＝−５．６ｐｐｍであるから、規格内におさまることになる。
【００６６】
しかしながら、圧電振動子デバイスが高周波になるほど微量付着物による影響は深刻になる。ｆ＝２００ＭＨｚの水晶振動子について、先ほどと同様の付着量ではΔｆ＝−８．６ＭＨｚ、Δｆ／ｆ＝−４３ｐｐｍとなり、規格値を超えた不良品となる。つまりは、ｆ＝２００ＭＨｚ程度の高周波圧電振動子の場合、１ｎｍのジメチルシロキサンの付着により、圧電振動子の共振周波数が、規格外となる。
【００６７】
本実施形態に係る圧電振動子によれば、長期的に、ジメチルシロキサン成分の圧電振動素子に対する付着を防ぐことができる。よって、本実施形態に係る圧電振動子によれば、上述された高周波数規格の圧電振動素子の場合であっても、圧電振動子の共振周波数の信頼性を確保することができ、その結果、長期的に高い信頼性を持つ圧電振動子および圧電発振器を提供することができる。
【００６８】
また、撥水性および撥油性を有するフッ素樹脂膜６０によって圧電振動素子１００が覆われている。これによれば、製造後、キャビティ１内に水分もしくは油分が残留していた場合、もしくは、製造後、封止部材３等に意図しない破損等が発生した場合に大気中の水分もしくは油分がキャビティ１内部に混入した場合であっても、圧電振動素子１００に対する水分の付着を防ぐことができる。したがって、本実施形態に係る圧電振動子によれば、水分付着による圧電振動素子１００の振動不良を防ぐことができ、圧電振動子２００および圧電発振器３００の信頼性を高めることができる。
【００６９】
以上によって、本実施形態に係る圧電振動子によれば、長期的に高い信頼性を持つ圧電振動子２００および圧電発振器３００を提供することができる。
【００７０】
２． 圧電振動子および圧電発振器の製造方法
以下、図面を参照して、本実施形態に係る圧電振動子の製造方法について説明する。
【００７１】
図４は、本実施形態に係る圧電振動子２００の製造方法を模式的に示す断面図である。図５は、本実施形態に係る圧電振動子２００の製造方法を模式的に示す平面図である。
【００７２】
本実施形態に係る圧電振動子の製造方法は、図４および図５に示すように、開口部１３を有するパッケージ本体１０を準備する工程と、圧電振動素子１００を準備する工程と、開口部１３より圧電振動素子１００をパッケージ本体１０に搭載する工程と、開口部１３を塞ぎ、キャビティ１を形成する工程と、を有する、圧電振動子の製造方法であって、圧電振動素子１００を準備する工程は、圧電基板４０を準備する工程と、圧電基板４０に金属膜５０を形成し、圧電振動素子１００を形成する工程と、圧電振動素子１００の所定の領域にフッ素樹脂膜６０を形成する工程と、を含む。
【００７３】
まず、図４（Ａ）に示すように、所定の厚みＺ０を有した圧電基板４０を準備する。圧電基板４０の材料は、厚みの違いにより周波数が決定される厚み滑り系の圧電材料である限り特に限定されず、例えば水晶基板を用いることができる。圧電基板４０は、例えば、複数の個片領域を有する水晶ウエハーを用意し、フォトリソグラフィー技術等により水晶ウエハーをエッチングすることによって、所望の厚さＺ０となるように膜厚を調整することができる（図示せず）。厚みを調整された水晶ウエハーを例えば個片領域の境界に沿ってダイシング、エッチング等によって分割することにより、図４（Ａ）に示す圧電基板４０を得ることができる。なお、分割工程を実施する手順は特に限定されず、後述される、金属膜５０形成工程、フッ素樹脂膜６０形成工程、または周波数調整工程のいずれかの後に行ってもよい。
【００７４】
次に、図４（Ｂ）に示すように、圧電基板４０の主表面である第１の面４１と第２の面４２に第１の電極膜５０ａおよび第２の電極膜５０ｂ（金属膜５０、リード電極５１）をそれぞれ形成する。本工程は、公知の成膜技術を用いることができ、例えば、蒸着やスパッタ等によって行うことができる。例えば、クロム、金等をスパッタリング法等によって積層することによって導電層（図示せず）を形成し、導電層を所定の形状にエッチングすることによって第１の電極膜５０ａおよび第２の電極膜５０ｂを形成してもよい。なお、第１の電極膜５０ａおよび第２の電極膜５０ｂの詳細は上述されているため、省略する。第１の電極膜５０ａおよび第２の電極膜５０ｂを形成することにより、圧電振動素子１００を形成することができる。ここで、金属膜５０の膜厚を所望の膜厚に調整することにより、圧電振動素子１００の厚みを所望の厚みＺ１となるように調整することができる。言い換えれば、金属膜５０の膜厚を調整することによって、圧電振動素子の共振周波数を調整することができる。これによって、圧電振動素子１００は第１の共振周波数を有してもよい。ここで、第１の共振周波数は、後述される第２の共振周波数よりも所定の周波数分高くなるように設定することができる。
【００７５】
次に、図４（Ｃ）に示すように、可動領域４４内の所定の領域においてフッ素樹脂膜６０を形成する。本工程は、公知の成膜技術を用いることができ、例えば、蒸着やスパッタ等によって行うことができる。液相法にて形成する場合は、圧電振動素子１００の全面に所望の膜厚となるようにフッ素樹脂膜を形成した後、所定の形状となるように、プラズマエッチング等を用いてパターニングを行い、フッ素樹脂膜６０を形成してもよい。また、気相法にて形成する場合は、所定の領域にマスク処理を行い、所望の膜厚を有するフッ素樹脂膜６０を形成してもよい。なお、フッ素樹脂膜６０の詳細は上述されているため、省略する。ここで、フッ素樹脂膜６０の膜厚を所望の膜厚に調整することにより、圧電振動素子１００およびフッ素樹脂膜６０からなる厚みを所望の厚みＺ２となるように調整することができる。言い換えれば、フッ素樹脂膜６０の膜厚を調整することによって、圧電振動素子１００の共振周波数を調整することができる。これによって、フッ素樹脂膜６０が形成された圧電振動素子１００は第２の共振周波数を有してもよい。ここで、キャビティ１が真空封止される場合、第２の共振周波数は、圧電振動素子１００がキャビティ１に封止された後の最終共振周波数よりも所定の周波数だけ高い周波数に調整設定されてもよい。つまりは、第２の共振周波数は大気中における周波数であるため、真空空間における周波数低下分を考慮し、所定の周波数だけ高い周波数に共振周波数を第２の共振周波数としてもよい。また、ここで、第２の共振周波数が、圧電振動素子１００がキャビティ１に封止された後の最終共振周波数となるように調整設定されてもよい。なお、最終共振周波数とは、製造工程後において本実施形態に係る圧電振動子２００が規格として有する目標共振周波数である。
【００７６】
次に、図５（Ａ）に示すように、開口部１３を有するパッケージ本体１０を準備する。上述のように、パッケージ本体１０の材質は特に限定されず、単結晶シリコン、ニッケル、ステンレス、ステンレス鋼、セラミックス、ガラスセラミックス等のいずれかより形成されていてもよい。したがって、パッケージ本体１０を準備する工程は、用いられる材質により異なる。よって、開口部１３を有するパッケージ本体１０を準備する工程は特に限定されない。例えば、単結晶シリコン等を用いる場合、フォトリソグラフィー技術等により、パッケージ本体１０を構成するベース基板１１と壁部１２が一体形成されてもよい。また、セラミックス等を用いる場合は、グリーンシートを形成した後、該グリーンシートを積層し、焼成、結合等により、パッケージ本体１０を形成してもよい。なお、図５（Ａ）に示すようにパッケージ本体１０のベース基板１１には基部１４が形成されていてもよい。また、図示はしないが、ベース基板１１の第２の面１１ａに凹部が形成されていてもよい。ここで、ベース基板１１および壁部１２に囲まれ、開口部１３が封止部材３によって塞がれることにより形成されるキャビティ１の内部を構成する領域を領域１ａとする。
【００７７】
図５（Ａ）に示すように、領域１ａに電極パッド２０が形成される。電極パッド２０は、公知の成膜技術により形成される。電極パッド２０は、例えば電解メッキ法等により形成されてもよい。電極パッド２０は、例えば基部１４の上に形成されてもよい。電極パッド２０の詳細は上述されているため省略する。また、このとき、パッケージ本体１０に、実装端子２１および電極パッド２３が形成されてもよい。図示はしないが、基部１４には電極パッド２０と連続したスルーホールが形成され、該スルーホール内部に内部配線を形成することにより、電極パッド２０を、実装端子２１または、電極パッド２３に電気的に接続してもよい。
【００７８】
次に、図５（Ｂ）に示すように、電極パッド２０の上に接着部３０を形成する。接着部３０は、圧電振動素子１００を支持するために必要となる量のシリコーン系導電性接着剤を電極パッド２０の上に供給することにより形成することができる。なお、接着部３０の詳細は上述されるため、省略する。
【００７９】
次に、図５（Ｃ）に示すように、パッケージ本体１０のキャビティ１内に、フッ素樹脂膜６０が形成された圧電振動素子１００を搭載する。このとき、圧電振動素子１００は、接着部３０により支持される。ここで、圧電振動素子１００を搭載した後、圧電振動素子１００を確実に固定するために、接着部３０にシリコーン系導電性接着剤をさらに供給してもよい。
【００８０】
次に、図示はしないが、封止部材３により、開口部１３を塞ぐことにより、キャビティ１を形成する。例えば、公知の接着剤により壁部１２の上に封止部材３を接合することにより、開口部１３を塞いでもよい。封止部材３により領域１ａを封止する際、領域１ａ内を窒素等の不活性ガスによって充填した後、封止部材３により気密封止してもよい。また、領域１ａ内を真空引きし、真空封止してもよい。
【００８１】
ここで、本実施形態に係る圧電振動子の製造方法において、金属膜５０を形成する工程またはフッ素樹脂膜６０を形成する工程において、圧電振動子の共振周波数調整工程を行ってもよい。以下に詳細を説明する。
【００８２】
厚み滑り振動を主振動とする圧電振動素子においては、圧電振動素子の振動領域における厚みの違いにより周波数が決定される。したがって、圧電振動素子１００が所望の最終共振周波数を有するためには、製造工程において、圧電振動素子１００の振動領域４６における厚みを所定の厚みとするために微調整をすることにより調整する共振周波数調整工程を行うことができる。言い換えれば、圧電振動素子１００の振動領域４６における厚みを追加もしくは削減することにより共振周波数調整工程を行うことができる。
【００８３】
金属膜５０を形成する工程において共振周波数調整工程を行う場合、例えばドライエッチング、蒸着、スパッタ等によって、金属膜５０の膜厚を追加もしくは削除することにより微調整し、圧電振動素子１００の振動領域４６における厚みを所定の厚みとするための微調整を行ってもよい。また、フッ素樹脂膜６０を形成する工程において共振周波数調整工程を行う場合、例えばドライエッチング、蒸着、スパッタ等によって、フッ素樹脂膜６０の膜厚を追加もしくは削除することにより微調整し、圧電振動素子１００の振動領域４６における厚みを所定の厚みとするための微調整を行ってもよい。
【００８４】
以上のいずれかの方法により、圧電振動子２００を製造することができる。
【００８５】
次に、図示はしないが、ＩＣ部品７０をパッケージ本体１０の所定の領域に搭載する。ＩＣ部品７０を搭載する領域は特に限定されないが、例えば、パッケージ本体の凹部２に形成された電極パッド２３の上に電気的に接続されてもよい（図１（Ａ）参照）。また、図示はされないが、圧電振動素子１００を開口部１３より搭載する際、ＩＣ部品７０も開口部１３より領域１ａ内の所定の領域に搭載してもよい。
【００８６】
以上のいずれかの方法により、圧電発振器３００を製造することができる。
【００８７】
本実施形態に係る圧電振動子および圧電発振器の製造方法は、例えば、以下の特徴を有する。
【００８８】
本実施形態に係る圧電振動子２００の製造方法によれば、長期的に高い信頼性を持つ圧電振動素子１００を有する圧電振動子２００を提供することができる。詳細は上述されているため、省略する。
【００８９】
また、圧電振動子を製造後、接着部３０のシリコーン樹脂成分から発生するジメチルシロキサン成分の圧電振動素子に対する付着による質量増加による周波数低下現象を考慮して、所定時間、例えば２３０℃〜２７０℃の加熱処理を行うことにより、周波数を低下させ安定化させる周波数安定化処理（エージング処理）を行う場合がある。本実施形態に係る圧電振動子の製造方法によれば、フッ素樹脂膜６０を形成することにより、接着部３０から発生するジメチルシロキサン成分の圧電振動素子１００に対する付着を防ぐことができる。これによれば、製造後から出荷前に行われる周波数安定化処理を行う必要がなくなる。つまりは、本実施形態に係る圧電振動子の製造方法によれば、生産性を向上させることができる。
【００９０】
また、加熱処理を行う必要がないため、熱により接着部３０が変質することがない。また、熱処理を行う必要ことがないため、周波数安定化処理におけるＩＣ部品７０への熱ストレスが無くなり、ＩＣ部品７０が搭載された圧電発振器３００の信頼性を向上させることができる。
【００９１】
以上によって、本実施形態に係る圧電振動子の製造方法によれば、長期的に高い信頼性を持つ圧電振動子および圧電発振器を提供することができる。
【００９２】
３． 実験例
以下に、本発明者が、本発明を発明するに至った実験例を、図６を参照して説明する。
【００９３】
本発明者は、経年的な周波数低下現象を防ぐために、圧電振動子の表面に付着するジメチルシロキサンの付着を防ぐことができる保護膜の材料についての研究を行った。その結果、本発明者は、撥水撥油効果を有するフッ素樹脂からなる保護膜が、蒸散したジメチルシロキサンの気中媒介の化学吸着を著しく抑制する効果を有すること見出した。
【００９４】
図６（Ａ）〜図６（Ｅ）は、フッ素樹脂膜のジメチルシロキサン付着防止効果を説明する質量スペクトルである。図６（Ａ）〜図６（Ｅ）は、本研究に使用された試料の表面を飛行時間型二次イオン質量分析法（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｒｉｇｈｔ Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ：ＴＯＦ−ＳＩＭＳ）を用いてそれぞれ計測した質量スペクトルの結果である。飛行時間型二次イオン質量分析にはアルバック・ファイ社製のＴＲＩＦＴＩＩを用いて行った。飛行時間型二次イオン質量分析の分析深さは、最表面〜１ｎｍ程度である。飛行時間型二次イオン質量分析法を用いることにより、試料の表面に付着した濃度ｐｐｍオーダーの微量濃度の有機成分を検出することができる。
【００９５】
本研究においては、試料Ｉとして、ジメチルシロキサンを積極的に蒸散させることのできるシリコーンゴムシート（信越シリコーン社製、ＫＥ−９３１−Ｕ）を用いた。試料ＩＩとして、シリコンウエハーを用いた。試料ＩＩＩとして、シリコンウエハーの表面にフッ素樹脂膜を液相法により成膜したものを用いた。フッ素樹脂膜の材料としては、フッ化エーテル系樹脂（信越化学工業社製、ＫＹ−１３０）を用いた。
【００９６】
図６（Ａ）は、試料Ｉの表面の質量スペクトルである。つまりは、図６（Ａ）から、シリコーンゴムシート起源のジメチルシロキサン由来成分のフラグメント信号を確認することができた。具体的には、試料Ｉの表面において、２８Ｓｉ＋、４３ＳｉＣＨ３＋、７３ＳｉＣ３Ｈ９＋、１３３Ｓｉ２Ｏ２Ｃ５Ｈ１５＋、１４７Ｓｉ２ＯＣ５Ｈ１５＋、２０７Ｓｉ３Ｏ３Ｃ５Ｈ１５＋、２２１Ｓｉ３Ｏ２Ｃ７Ｈ２１＋、２８１Ｓｉ４Ｏ４Ｃ７Ｈ２１＋のジメチルシロキサンに由来するＳｉ（ＣＨ３）Ｏ系のフラグメント信号（ｍ／ｚ＝４３、７３、１３３、１４７、２０７、２２１、２８１）が確認された。
【００９７】
図６（Ｂ）は、試料ＩＩの表面の質量スペクトルである。図６（Ｂ）から、シリコンウエハー表面の自然酸化膜に由来した成分のフラグメント信号を確認することができた。具体的には、２８Ｓｉ＋、４５ＳｉＯＨ＋（ｍ／ｚ＝２８、４５）のフラグメント信号が強く検出された。
【００９８】
図６（Ｃ）は、試料Ｉに接触させられた試料ＩＩの表面の質量スペクトルである。本研究における接触条件は、試料ＩＩの上に試料Ｉを接触させ、室温において７日間に亘り状態維持することにより行われた。図６（Ｃ）に示すように、接触後の試料ＩＩの表面においては、ジメチルシロキサン成分由来の成分であるＳｉ（ＣＨ３）Ｏ系のフラグメント信号（ｍ／ｚ＝７３、１４７、２０７、２２１、２８１）が確認された。図６（Ｃ）によれば、本研究における接触条件により、試料Ｉ由来のジメチルシロキサン成分が、試料ＩＩのシリコンウエハー表面に付着していることが分かった。
【００９９】
図６（Ｄ）は、試料ＩＩＩの表面の質量スペクトルである。図６（Ｄ）から、使用されたフッ素樹脂に由来した成分のフラグメント信号を確認することができた。具体的には、１２Ｃ＋、３１ＣＦ＋、４７ＣＦＯ＋、６９ＣＦ３＋、１００Ｃ２Ｆ４＋、１１９Ｃ２Ｆ５＋、１６３Ｃ３Ｏ２Ｆ５＋、１８５Ｃ３ＯＦ７＋、２１３Ｃ４Ｏ２Ｆ７＋（ｍ／ｚ＝１２、３１、４７、６９、１００、１１９、１６３、１８５、２１３）のフラグメント信号が強く検出された。
【０１００】
図６（Ｅ）は、試料Ｉに接触させられた試料ＩＩＩの表面の質量スペクトルである。試料ＩＩＩに対する接触条件も試料ＩＩに対する接触条件と同様の条件で行われ、試料ＩＩＩの上に試料Ｉを接触させ、室温において７日間に亘り接触状態を維持することにより行われた。図６（Ｅ）に示すように、試料Ｉとの接触後の試料ＩＩＩの表面においては、試料ＩＩのようにジメチルシロキサン成分由来のフラグメント信号は一切確認されず、試料Ｉとの接触前の試料ＩＩＩの質量スペクトルの結果と同一の結果が得られた。
【０１０１】
以上の結果から、本発明者は、フッ素樹脂とジメチルシロキサン成分との親和性は極めて低く、フッ素樹脂からなる保護膜が、蒸散したジメチルシロキサンの気中媒介の化学吸着を著しく抑制する効果を有するということを見出した。
【０１０２】
４． 電子機器
次に、本実施形態に係る電子機器１０００について説明する。本実施形態に係る電子機器１０００は、本発明に係る圧電振動子２００を有する。本実施形態に係る電気機器１０００は、例えば、携帯電話、自動車、デジタルカメラ、プロジェクタ、携帯電話基地局、デジタルＴＶ、デジタルビデオカメラ、時計、携帯型デジタル音楽プレーヤー、ＰＤＡ、パソコン、プリンタなどの電子機器であってもよい。例えば、図７に示すように、電子機器１０００が、携帯電話の場合、無線回路やＧＰＳ回路の温度補償水晶発振器として、本発明に係る圧電振動子２００を使用することができる。またカメラの手ぶれ検出機能などモーションセンシングのために本発明に係る圧電振動子２００を使用することができる。またワンセグ放送受信のための電圧補償型水晶発振器として、本発明に係る圧電振動子２００を使用することができる。
【０１０３】
以上によって、本実施形態に係る電子機器によれば、長期的に高い信頼性を持つ圧電振動子２００および圧電発振器３００を有する電子機器１０００を提供することができる。
【０１０４】
上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【０１０５】
１ キャビティ、１ａ 領域、２ 凹部、３ 封止部材、１０ パッケージ本体、
１１ ベース基板、１１ａ 第１の面、１１ｂ 第２の面、１２ 壁部、
１３ 開口部、１４ 基部、２０ 電極パッド、２１ 実装端子、２２ 内部配線、
２３ 電極パッド、３０ 接着部、３１ 第１の接着部、３２ 第２の接着部、
３３ シリコーン蒸気、４０ 圧電基板、
４１ 第１の面、４２ 第２の面、４３ 支持領域、４４ 可動領域、
４５ 非振動領域、４６ 振動領域、５０ 金属膜、５０ａ 第１の電極膜、
５０ｂ 第２の電極膜、５１ リード電極、６０ フッ素樹脂膜、７０ ＩＣ部品、
１００ 圧電振動素子、１１０ パッケージ、
２００ 圧電振動子、３００ 圧電発振器、１０００ 電子機器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティを有するパッケージと、
前記キャビティ内に形成された複数の電極パッドと、
シリコーン系導電性接着剤を含み、複数の前記電極パッドの上にそれぞれ形成された第１の接着部および第２の接着部と、
前記第１の接着部および前記第２の接着部によって、一端を支持された圧電振動素子と、
を備え、
前記圧電振動素子が、
互いに対向する第１の面と第２の面とを有する圧電基板と、
前記第１の面に形成され、前記第１の接着部と電気的に接続された第１の電極膜と、
前記第２の面に形成され、前記第２の接着部と電気的に接続された第２の電極膜と、
を有し、
前記圧電振動素子の前記第１の接着部および前記第２の接着部により支持された領域を支持領域とし、前記第１の接着部および前記第２の接着部により支持されていない領域を可動領域としたとき、
前記可動領域にフッ素樹脂膜が形成された、圧電振動子。
【請求項２】
請求項１において、
前記圧電基板は、水晶基板である、圧電振動子。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記フッ素樹脂膜は、前記可動領域内において、少なくとも前記圧電振動素子が振動する領域を覆うように形成された、圧電振動子。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項において、
前記フッ素樹脂膜は、前記可動領域内において、少なくとも前記第１の電極膜および前記第２の電極膜を覆うように形成された、圧電振動子。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項において、
前記圧電振動素子は、所定の第１の共振周波数を有し、
所定の膜厚を有した前記フッ素樹脂膜を前記圧電振動素子の所定の領域に形成することにより、前記第１の共振周波数よりも所定の周波数だけ低い第２の共振周波数を有する、圧電振動子。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項において、
前記フッ素樹脂膜は、撥水性および撥油性を有するフッ素樹脂材料からなる、圧電振動子。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項において、
前記フッ素樹脂膜は、フロロポリエーテル系材料からなる、圧電振動子。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の圧電振動子と電気的に接続された発振回路部をさらに含む、圧電発振器。
【請求項９】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の圧電振動子を含む、電子機器。
【請求項１０】
キャビティを有するパッケージと、前記キャビティ内に形成された電極パッドと、前記電極パッドの上に形成された接着部と、前記接着部によって、一端を支持された圧電振動素子と、を備え、前記圧電振動素子が、圧電基板と、前記圧電基板上に形成され前記接着部と電気的に接続された電極膜と、を有する、圧電振動子の製造方法であって、
前記圧電振動素子の前記接着部により支持された領域を支持領域とし、前記接着部により支持されていない領域を可動領域としたとき、前記可動領域にフッ素樹脂膜を形成する工程と、
前記フッ素樹脂膜を形成する工程のあと、前記圧電振動素子の前記支持領域を前記接着部に搭載する工程と、
を含む、圧電振動子の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記フッ素樹脂膜を形成する工程において、圧電振動子の共振周波数調整を行う、圧電振動子の製造方法。
【請求項１２】
請求項１０において、さらに、
前記圧電基板上に前記金属膜を形成する工程を含み、
前記金属膜を形成する工程において、圧電振動子の共振周波数調整を行う、圧電振動子の製造方法。
【請求項１】
キャビティを有するパッケージと、
前記キャビティ内に形成された複数の電極パッドと、
シリコーン系導電性接着剤を含み、複数の前記電極パッドの上にそれぞれ形成された第１の接着部および第２の接着部と、
前記第１の接着部および前記第２の接着部によって、一端を支持された圧電振動素子と、
を備え、
前記圧電振動素子が、
互いに対向する第１の面と第２の面とを有する圧電基板と、
前記第１の面に形成され、前記第１の接着部と電気的に接続された第１の電極膜と、
前記第２の面に形成され、前記第２の接着部と電気的に接続された第２の電極膜と、
を有し、
前記圧電振動素子の前記第１の接着部および前記第２の接着部により支持された領域を支持領域とし、前記第１の接着部および前記第２の接着部により支持されていない領域を可動領域としたとき、
前記可動領域にフッ素樹脂膜が形成された、圧電振動子。
【請求項２】
請求項１において、
前記圧電基板は、水晶基板である、圧電振動子。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記フッ素樹脂膜は、前記可動領域内において、少なくとも前記圧電振動素子が振動する領域を覆うように形成された、圧電振動子。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項において、
前記フッ素樹脂膜は、前記可動領域内において、少なくとも前記第１の電極膜および前記第２の電極膜を覆うように形成された、圧電振動子。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項において、
前記圧電振動素子は、所定の第１の共振周波数を有し、
所定の膜厚を有した前記フッ素樹脂膜を前記圧電振動素子の所定の領域に形成することにより、前記第１の共振周波数よりも所定の周波数だけ低い第２の共振周波数を有する、圧電振動子。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項において、
前記フッ素樹脂膜は、撥水性および撥油性を有するフッ素樹脂材料からなる、圧電振動子。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項において、
前記フッ素樹脂膜は、フロロポリエーテル系材料からなる、圧電振動子。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の圧電振動子と電気的に接続された発振回路部をさらに含む、圧電発振器。
【請求項９】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の圧電振動子を含む、電子機器。
【請求項１０】
キャビティを有するパッケージと、前記キャビティ内に形成された電極パッドと、前記電極パッドの上に形成された接着部と、前記接着部によって、一端を支持された圧電振動素子と、を備え、前記圧電振動素子が、圧電基板と、前記圧電基板上に形成され前記接着部と電気的に接続された電極膜と、を有する、圧電振動子の製造方法であって、
前記圧電振動素子の前記接着部により支持された領域を支持領域とし、前記接着部により支持されていない領域を可動領域としたとき、前記可動領域にフッ素樹脂膜を形成する工程と、
前記フッ素樹脂膜を形成する工程のあと、前記圧電振動素子の前記支持領域を前記接着部に搭載する工程と、
を含む、圧電振動子の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記フッ素樹脂膜を形成する工程において、圧電振動子の共振周波数調整を行う、圧電振動子の製造方法。
【請求項１２】
請求項１０において、さらに、
前記圧電基板上に前記金属膜を形成する工程を含み、
前記金属膜を形成する工程において、圧電振動子の共振周波数調整を行う、圧電振動子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２３２８０６（Ｐ２０１０−２３２８０６Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７６０５５（Ｐ２００９−７６０５５）
【出願日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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