振動デバイスの周波数調整方法、並びに振動デバイス、および電子デバイス
【課題】段差部に引出電極を有する圧電振動片を採用した場合であっても、周波数調整時に断線の虞を生じさせる事の無い圧電デバイスの周波数調整方法を提供する。
【解決手段】励振電極２６が形成された振動部２４と、入出力電極３０が形成された周縁部２２との間に段差部２３を備え、前記段差部を跨いで前記励振電極と前記入出力電極とを電気的に接続する引出電極２８が形成され、厚み滑り振動を主振動とする圧電振動片２０における前記励振電極を、前記圧電振動片をパッケージベース３６に搭載した後にエッチングすることで成す周波数調整方法であって、少なくとも、前記振動部に楕円形状に形成されるエネルギー閉じ込め領域の外形形状に沿う曲線のうち、前記励振電極の周縁部において前記引出電極が接続された部位に最も近接する部位に対して定められる接線よりも、前記エネルギー閉じ込め領域側に位置する励振電極をエッチング領域としてエッチングする。
【解決手段】励振電極２６が形成された振動部２４と、入出力電極３０が形成された周縁部２２との間に段差部２３を備え、前記段差部を跨いで前記励振電極と前記入出力電極とを電気的に接続する引出電極２８が形成され、厚み滑り振動を主振動とする圧電振動片２０における前記励振電極を、前記圧電振動片をパッケージベース３６に搭載した後にエッチングすることで成す周波数調整方法であって、少なくとも、前記振動部に楕円形状に形成されるエネルギー閉じ込め領域の外形形状に沿う曲線のうち、前記励振電極の周縁部において前記引出電極が接続された部位に最も近接する部位に対して定められる接線よりも、前記エネルギー閉じ込め領域側に位置する励振電極をエッチング領域としてエッチングする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電デバイスの周波数調整方法、並びに当該周波数調整方法を実施することにより得ることのできる圧電デバイス、および周波数調整に用いるマスクに係り、特に、振動部と周縁部との間に段差部を有する圧電振動片を実装する圧電デバイスに対して好適な周波数調整方法、圧電デバイス、およびマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電振動片を搭載する圧電デバイス（例えば圧電振動子）の製造工程では、バッチ処理により圧電振動片、パッケージ、およびリッドをそれぞれ製造し、パッケージに対して圧電振動片を実装した後に、個々の振動子単位に周波数調整が行われる事が一般的である。
【０００３】
圧電振動片をパッケージに実装した後に行う周波数調整としては、励振電極に対してスパッタ等を施して重み付けするというものと、イオンレーザ等を照射するイオンミリングにより電極膜の一部を削るというものがある。圧電デバイスの小型・薄型化が進む近年では、後者に掲げた電極膜の削り取りによる周波数調整が行われる事が多い。
【０００４】
しかし、電極膜の削り取りにより周波数調整を行おうとする場合通常、励振電極と共に励振電極に接続された引出電極の一部も削り取られることとなる。こうした場合、メサ型や逆メサ型の圧電振動片のような、振動部と周縁部との間に段差部を有する圧電振動片では、次のような問題が生ずる。
【０００５】
すなわち、振動部と周縁部との間の段差部、および段差部と平坦部との間に存在する角部に形成される引出電極は、平坦面である振動部や周縁部に形成された電極膜よりも、その肉厚が薄くなるのである。
このため、周波数調整の際に引出電極の一部が削り取られた場合、断線を生じさせる虞がある。
【０００６】
このような振動部と周縁部との間に段差を有する圧電振動片を採用した圧電振動子の周波数調整を行う場合に好適な手段が、特許文献１に開示されている。特許文献１に示されている圧電振動片は、プラノ逆メサタイプの圧電振動片である。特許文献１には、このような圧電振動片を採用した圧電振動子の周波数調整を行う場合、逆メサ部をパッケージの底板側に向け、圧電振動片のフラット面に形成した励振電極を削り取るようにすれば良いという事が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２４６８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に開示されている技術は、バイメサ型（両主面に凸部を有するメサ型：以下単にメサ型と称す）やバイ逆メサ型（両主面に凹状陥部を有する逆メサ型：以下単に逆メサ型と称す）の圧電振動片を採用したい場合や、パッケージ形状の制限がある場合などには使用することができない。
【０００９】
このため、本発明では、メサ型や逆メサ型のような段差部に引出電極を有する圧電振動片を採用した場合であっても、周波数調整時に断線の虞を生じさせる事の無い圧電デバイスの周波数調整方法、並びに圧電デバイス、および周波数調整用マスクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適応例として実現することが可能である。
【００１１】
［適応例１］励振電極が形成された振動部と、入出力電極が形成された周縁部との間に段差部を備え、前記段差部を跨いで前記励振電極と前記入出力電極とを電気的に接続する引出電極が形成され、厚み滑り振動を主振動とする圧電振動片における前記励振電極をエッチングすることで成す周波数調整方法であって、少なくとも、前記振動部に楕円形状に形成されるエネルギー閉じ込め領域の外形形状に沿う曲線のうち、前記励振電極の周縁部において前記引出電極が接続された部位に最も近接する部位に対して定められる接線よりも、前記エネルギー閉じ込め領域側に位置する励振電極をエッチング領域に定めると共に、少なくとも前記段差部上に形成された前記引出電極を非エッチング領域としてエッチングすることを特徴とする圧電デバイスの周波数調整方法。
【００１２】
このような特徴を持つ圧電デバイスの周波数調整方法によれば、メサ型や逆メサ型の圧電振動片を採用した圧電デバイスであっても、周波数調整時に引出電極がエッチングされる虞が無く、周波数調整に起因する断線を生じさせる虞も無い。また、エッチング領域には確実に、振動部におけるエネルギー閉じ込め領域が含まれるため、周波数調整をする際の効率も良い。
【００１３】
［適応例２］励振電極が形成された振動部と、入出力電極が形成された周縁部との間に段差部を備え、前記段差部を跨いで前記励振電極と前記入出力電極とを電気的に接続する引出電極が形成され、厚み滑り振動を主振動とする圧電振動片における前記励振電極をエッチングすることで成す周波数調整方法であって、前記振動部に楕円形状に形成されるエネルギー閉じ込め領域の楕円形状を構成する短軸と長軸の交点を中心として、前記楕円形状の短軸の長さまたは長軸の長さを直径とする円の内側をエッチング領域に定めると共に、少なくとも前記段差部上に形成された前記引出電極を非エッチング領域としてエッチングすることを特徴とする圧電デバイスの周波数調整方法。
【００１４】
このような特徴を有する圧電デバイスの周波数調整方法であっても、上記適応例１と同様に、メサ型や逆メサ型の圧電振動片を採用した圧電デバイスであっても、周波数調整時に引出電極がエッチングされる虞が無く、周波数調整に起因する断線を生じさせる虞も無い。また、エッチング領域には確実に、振動部におけるエネルギー閉じ込め領域が含まれるため、周波数調整をする際の効率も良いという事ができる。
【００１５】
［適応例３］適応例１または適応例２に記載の圧電デバイスの周波数調整方法であって、前記エッチングとしてイオンミリングを採用し、エッチング領域を定めるためのマスクにより、エッチング時に生ずる熱を吸収し、エッチング雰囲気中の温度上昇を抑制することを特徴とする圧電デバイスの周波数調整方法。
【００１６】
このような方法を採用することによれば、周波数調整時における雰囲気温度の上昇を抑えることができる。よって、周波数調整終了後の温度降下による圧電デバイスの周波数変動を抑えることができる。
【００１７】
［適応例４］パッケージ内に少なくとも、振動部と周縁部、および前記振動部と前記周縁部との間に形成された段差部とを有する圧電振動片を収容した圧電デバイスであって、前記振動部に形成された励振電極のうち、少なくとも前記周縁部に形成された入出力電極と電気的な接続が図られる引出電極が接続された部位に形成された金属膜の膜厚よりも、前記振動部におけるエネルギー閉じ込め領域に形成された金属膜の膜厚を薄くしたことを特徴とする圧電デバイス。
【００１８】
適応例１乃至適応例３のいずれかに示した方法により周波数調整を行うことにより、上記特徴を有する圧電デバイスを製造することができる。このような特徴を有する圧電デバイスによれば、エネルギー閉じ込め領域に形成された金属膜が薄肉化されることにより、圧電デバイスの周波数調整は実現され、引出電極接続部近傍に形成された電極膜は厚肉のまま残存する。このため、製造された圧電デバイスにおいて、引出電極に断線が生じているという事態が無く、圧電デバイス製造後の熱膨張歪みや外部からの機械的衝撃などに起因する断線も防止できる。
【００１９】
［適応例５］適応例４に記載の圧電デバイスであって、前記金属膜の膜厚を薄くする部分を、前記エネルギー閉じ込め領域を構成する楕円形状の短軸と長軸の交点を中心として、前記楕円形状の短軸の長さまたは長軸の長さを直径として描かれる円の内側としたことを特徴とする圧電デバイス。
【００２０】
このような構成の圧電デバイスであっても、上記適応例４に記載の圧電デバイスと同様な効果を得ることができる。
【００２１】
［適応例６］適応例４または適応例５に記載の圧電デバイスであって、前記励振電極は矩形とし、前記引出電極は前記励振電極の角部に接続したことを特徴とする圧電デバイス。
【００２２】
励振電極を矩形とし、引出電極を励振電極の角部に接続することによれば、引出電極とエッチングにより薄肉化される領域との距離を離すことができる。よって、引出電極がエッチングにより薄肉化されてしまう危険性を低下させることができる。
【００２３】
［適応例７］適応例４乃至適応例６のいずれかに記載の圧電デバイスであって、前記圧電振動片を、メサ型、プラノメサ型、逆メサ型、プラノ逆メサ型のいずれかの圧電振動片としたことを特徴とする圧電デバイス。
いずれの形態を有する圧電振動片であっても、適応例４乃至適応例６のいずれかに記載した効果を得ることができるからである。
【００２４】
［適応例８］圧電デバイスのパッケージに搭載された、振動部と周縁部との間に段差部を有し、厚み滑り振動を主振動とする圧電振動片の振動部に形成された励振電極をイオンミリングする際に用いるマスクであって、金属部材により構成し、前記励振電極上において前記厚み滑り振動が閉じ込められるエネルギー閉じ込め領域の楕円形状を構成する短軸と長軸の交点を中心として、前記楕円形状の短軸の長さまたは長軸の長さを直径とする円形開口部を機械加工により形成したことを特徴とする周波数調整用マスク。
【００２５】
楕円形状のエッチング目的範囲に対し、円形のマスクを採用した場合でもエッチングにより圧電デバイスの周波数調整は可能とすることができる。そして、マスクに形成する開口部を円形とし、これを機械加工で形成することによれば、母材とする金属部材の板厚が厚い場合であっても短時間で開口部を形成することが可能となる。さらに、マスクを構成する金属部材の板厚を厚くすることによれば、イオンミリング時に発生する熱を、マスクが吸収することとなり、イオンミリング時の雰囲気温度の上昇を抑えることができる。これにより、周波数調整終了後における圧電デバイスの周波数変動を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】圧電デバイスの基本的構成を示す図である。
【図２】周波数調整を行う際の、圧電デバイスとマスクとの関係を示す図である。
【図３】マスクの基本的構成と、その配置を示す図である。
【図４】円形開口部を有するマスクを用いた周波数調整方法についての説明を行うための第１の例を示す図である。
【図５】円形開口部を有するマスクを用いた周波数調整方法についての説明を行うための第２の例を示す図である。
【図６】励振電極の短軸に対して非対称、長軸に対して対称としたエッチング領域を定める開口部を有するマスクを用いた周波数調整方法についての説明を行うための図である。
【図７】励振電極の短軸、長軸双方に対して非対称としたエッチング領域を定める開口部を有するマスクを用いた周波数調整方法についての説明を行うための図である。
【図８】図８に示すマスクの応用形態を示す図である。
【図９】発明に係る圧電デバイスにおける圧電振動片の部分拡大図である。
【図１０】発明に係る周波数調整方法を好適に適用可能な圧電デバイスについての第１の変形例を示す図である。
【図１１】発明に係る周波数調整方法を好適に適用可能な圧電デバイスについての第２の変形例を示す図である。
【図１２】発明に係る周波数調整方法を好適に適用可能な圧電デバイスについての第３の変形例を示す図である。
【図１３】発明に係る圧電デバイスに含まれる圧電デバイスの例を示す図である。
【図１４】発明に係る圧電デバイスの周波数調整方法を実施する対象となる圧電振動片の形態例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の圧電デバイスの周波数調整方法、並びに当該周波数調整方法を用いて製造される圧電デバイス、および前記周波数調整方法に使用されるマスクに係る実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２８】
まず、本発明に係る圧電デバイスの周波数調整方法の実施対象となる圧電デバイスの基本的な形態について、図１を参照して説明する。なお、図１（Ａ）、図１（Ｂ）はそれぞれ、圧電デバイスの側断面を示す図であり、図１（Ｃ）は同図（Ｂ）のリッドを外した状態の平面を示す図である。
【００２９】
以下の実施形態においては、説明を簡単化するために、圧電デバイス１０として、圧電振動子を例に挙げて説明する。
本実施形態に係る圧電デバイス１０は、圧電振動片２０とパッケージ５０とを基本構成とする。圧電振動片２０は、水晶（SiO2）、タンタル酸リチウム（LiTaO3）、ニオブ酸リチウム（LiNbO3）等の圧電現象を生じさせる材料により構成された板材である。圧電振動片２０の構成材料としては、前述した単結晶材の他に、チタン酸バリウム（BaTiO3）等の多結晶材や圧電セラミックス等を挙げることができるが、広い温度範囲において安定した振動特性を得られる材料としては、水晶が知られており、本実施形態で取り扱う圧電振動片２０も水晶により構成されたものとする。
【００３０】
水晶により構成される圧電振動片２０は、その結晶構造の組成（カット角）により、主振動の振動モードを異ならせる。本実施形態で取り扱う圧電振動片２０は、主振動の振動モードを厚み滑り振動とするもので、カット角としては、ＡＴカット、ＢＴカット、あるいはＳＣカットと呼ばれるカット角で切り出された水晶片により構成されるものである。
【００３１】
また、本実施形態の圧電振動片２０は、ＡＴカット圧電振動片の中でも、メサ型と呼ばれるタイプのものである。圧電振動片２０を構成する圧電素板は、厚肉とされる振動部２４と、振動部２４の周囲に配置された薄肉の周縁部２２とから構成されており、表裏面双方の振動部２４と周縁部２２との間に段差部２３を有するものである。
【００３２】
本実施形態に係る圧電振動片２０は、振動部２４、周縁部２２ともに矩形状を成し、振動部２４には同じく矩形状を成す励振電極２６が形成され、周縁部２２には入出力電極３０が形成される。そして、励振電極２６と入出力電極３０との間には、段差部２３を跨いで両者を電気的に接続する引出電極２８が形成される。
【００３３】
このような構成の圧電振動片２０では、主振動である厚み滑り振動のエネルギーは、図１（Ｃ）に破線で示すような楕円形状に集中し、当該楕円形状で示される領域は、エネルギー閉じ込め領域２６ａと呼ばれている。
【００３４】
パッケージ５０は、パッケージベース３６とリッド３２、および両者を接合するためのシームリング３４とから構成される。パッケージベース３６は、例えば図１（Ａ）に示すような箱型状のものや、図１（Ｂ）に示すような平板状のものを挙げることができる。いずれも、セラミックスシートを焼成することにより形成するものや、金属により形成するものが知られているが、金属によりパッケージベース３６を構成する場合には、内外端子や配線とパッケージベース本体との間の絶縁を図る必要がある。パッケージベース３６には少なくとも、実装用外部端子４０、内部搭載端子３８、および実装用外部端子４０と内部搭載端子３８とを電気的に接続する配線パターン（不図示）が備えられる。
【００３５】
リッド３２は、平板状の蓋体であり、金属、ガラス、あるいはセラミックスにより構成されることが一般的である。構成部材としては、線膨張率が、上述したパッケージベース３６を構成する部材に近似しているものであることが望ましい。このため、パッケージベース３６をセラミックスとした場合、金属ではコバール、ガラスではソーダガラス等を採用する事が一般的である。
【００３６】
シームリング３４は、上述したパッケージベース３６とリッド３２とを接合する際に用いる接合部材である。また、パッケージベース３６を平板状のものとする場合には、圧電振動片２０を収容するためのキャビティ４２を構成するスペーサとしての役割も担う。
なお、シームリング３４を用いたパッケージベース３６とリッド３２との接合は、従来より知られているシーム溶接の技術を用いれば良い。
【００３７】
次に、上記のような基本構成を有する圧電デバイス１０に対する周波数調整方法について説明する。
本発明の圧電デバイスの周波数調整方法は、エッチングにより励振電極２６を削る周波数調整を実施する際、特定形状のマスクを用いてエッチング範囲を定めた事を特徴とするものである。よって、マスクの形状により、種々異なる実施形態を奏することとなる。まず、第１の実施形態として、図２、図３に示すような開口部６２を有するマスク６０を用いて周波数調整を行う場合について説明する。
【００３８】
本実施形態で使用するマスク６０は、金属部材により構成されており、図３に示すような楕円形状の開口部６２を有するものである。この楕円形状は、矩形状に形成された励振電極２６を有する振動部２４に発生する厚み滑り振動の振動エネルギーが閉じ込められる、エネルギー閉じ込め領域２６ａ（図１（Ｃ）参照）の形状と合致させる。
【００３９】
励振電極２６をエッチングする際、振動エネルギーが集中する部位をエッチングする方が、励振電極２６の質量降下量に対する周波数変化量を大きくすることができ、周波数調整の効率が良くなるためである。
【００４０】
また、矩形状の励振電極２６に対し、矩形状の励振電極２６に内接する大きさ以下の楕円の内部をエッチング範囲に定めることにより、励振電極２６の角部に接続した引出電極２８がエッチングされる虞が無くなる。このため、段差部２３を跨ぐ引出電極２８がエッチングされる虞も無く、エッチングに起因する断線も防止することができる。
【００４１】
本実施形態に係るエッチングは、ドライエッチング、具体的には、イオンレーザを用いたイオンミリングという手法で行うようにすると良い。すなわち、図２のようにマスク６０を配置した圧電デバイス（リッド３２無し）の圧電振動片２０に対し、マスク６０の開口部６２を介してイオンレーザを照射することで、励振電極２６の一部を選択的に削り取るのである。
【００４２】
なお、上記のようなドライエッチングは、真空チャンバ等の中に圧電デバイスを配置し、不活性雰囲気の中で行われることが望ましい。
このような手法で励振電極２６の削り取りを行う事により、周波数調整量に応じた微小なエッチングが可能となり、エッチング面の平坦化も実現可能となる。
【００４３】
次に、本発明の圧電デバイスの周波数調整方法に係る第２の実施形態について、図４、図５を参照しつつ詳細に説明する。本実施形態では、図４、図５に示すように、円形の開口部６２ａ，６２ｂを有するマスク６０ａ，６０ｂを用いてエッチングを行うことを特徴とする。
【００４４】
マスク６０ａ，６０ｂに形成する円形開口部６２ａ，６２ｂの直径は、矩形状の励振電極２６が形成された圧電振動片２０におけるエネルギー閉じ込め領域２６ａを構成する楕円の短辺２７、または長辺２９の長さと、その直径とを合わせたものとする。マスク６０ａ，６０ｂの開口形状をこのような形状とし、エッチング時に投影される円の中心とエネルギー閉じ込め領域２６ａを構成する楕円の短辺２７と長辺２９の交点とを合致させることにより、エッチング領域にはエネルギー閉じ込め領域２６ａが含まれることとなり、効率的な周波数調整が可能となる。
【００４５】
また、励振電極２６の角部は、マスク６０ａ，６０ｂに形成された円の曲率に応じて非エッチング領域となるため、角部に接続された引出電極２８がエッチングされる虞が無い。よって、振動部２４と周縁部２２の間の段差部２３を跨ぐ引出電極２８に周波数調整に、起因した断線を生じさせる虞も無い。
【００４６】
エッチング領域を円形とすることによれば当然に、マスク６０ａ，６０ｂに形成する開口部６２ａ，６２ｂも円形となる。微細形状を有する開口部の形成は、エッチングにより成されることが一般的であるが、図４、図５に示すような円形の開口部６２ａ，６２ｂであれば、ドリル等による機械加工も可能となる。機械加工により開口部６２ａ，６２ｂを形成する場合、短時間で垂直な孔開け加工が可能なため、マスク６０ａ，６０ｂを構成する金属部材の板厚を厚くすることができる。
【００４７】
マスク６０ａ，６０ｂを構成する金属板材の板厚を厚くすると、マスク６０ａ，６０ｂの熱容量が増大するため、エッチング時に発生する熱をマスク６０ａ，６０ｂが吸収することとなる。このため、チャンバ内部の雰囲気の温度上昇を抑えることができ（温度変化が少なく）、周波数調整後における圧電デバイス１０の周波数変動を少なくすることができる。
【００４８】
次に、本発明の圧電デバイスの周波数調整方法に係る他の実施形態について、図６を参照しつつ詳細に説明する。上記実施形態ではいずれも、励振電極２６の中心Ｏを基準として、励振電極２６の長軸７２と、それに直交する方向の短軸７０を取り、励振電極２６を４つの象限に分けた場合、いずれの象限においてもエッチング領域が同一形状となるように、マスク６０（６０ａ，６０ｂ）の開口部６２（６２ａ，６２ｂ）の形状を定めていた。しかしながら本発明では、少なくともエッチング時に、引出電極２８をエッチングする事無く効率的に周波数調整を行うことができれば良いため、図６に示すような開口部６２ｃを有するマスク６０ｃを使用してエッチングを行うようにしても良い。
【００４９】
具体的には、励振電極２６の短軸７０を中心として、引出電極２８側に位置する２つの象限では、エネルギー閉じ込め領域２６ａの形状に沿った曲線の内側がエッチング領域となるように開口を形成し、短軸７０を介した反対側、すなわち圧電振動片２０の先端側に位置する２つの象限では、励振電極２６の外形形状に倣った矩形状の開口を形成することで、開口部６２ｃを形成するというものである。
【００５０】
このような開口部６２ｃを有するマスク６０ｃを用いてエッチングを行うようにすれば、少なくとも振動部２４におけるエネルギー閉じ込め領域２６ａに係る励振電極２６をエッチングすることができ、励振電極２６の角部に接続された引出電極２８がエッチングされることは避けることができる。
【００５１】
また、上記実施形態ではいずれも、励振電極２６の長軸７２を基準として線対称にエッチングを行うように記載している。しかしながら、本発明の圧電デバイスの周波数調整方法の目的は、段差部２３を跨ぐ引出電極２８の断線を防ぎつつ、効率的に周波数調整を行う事であるため、以下のような形状の開口部を有するマスクを用いてエッチングを行うようにしても良い。
【００５２】
すなわち、図７に示すように、励振電極２６の中心を基準とする短軸７０、長軸７２により分けられる４つの象限のうち、引出電極２８が接続された象限のみ、エネルギー閉じ込め領域２６の形状に沿った曲線の内側がエッチング領域となるように開口を形成し、他の象限では、励振電極２６の外形形状に倣った矩形状の開口を形成することで、マスク６０ｄの開口部６２ｄを形成するというものである。
【００５３】
なお、引出電極２８が接続された象限に対応する開口は、エネルギー閉じ込め領域２６ａの形状に沿った曲線上であって、引出電極２８の接続位置と最も近接する個所（引出電極２８とエネルギー閉じ込め領域２６ａとの距離がΔｌとなる位置）に定められる接線の内側がエッチング領域となるように形成しても良い（図８参照）。
【００５４】
次に、上記のような周波数調整方法により製造される圧電デバイス１０の特徴について説明する。上記のような圧電デバイス１０はいずれも、励振電極２６における引出電極２８の接続部近傍を避けるようにしてエネルギー閉じ込め領域２６ａをエッチングするようにしている。このため、上記実施形態に係る圧電デバイス１０における圧電振動片２０の励振電極２６を拡大視すると、図９に示すような状態を見て取ることができる。
【００５５】
すなわち、励振電極２６における引出電極接続部２８ａ近傍の電極膜の肉厚よりも、エネルギー閉じ込め領域２６ａの電極膜の肉厚の方が薄く、両者の間に段差を有するのである。
【００５６】
次に、上述した本発明の圧電デバイスの周波数調整方法を有効に適応可能な圧電デバイスの形態についての変形例を、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に示す変形例はいずれも、その殆どの構成を図１に示す圧電デバイスと同様としている。したがって、その機能を同一とする箇所には同一の符号を図面に付して、詳細な説明は省略するものとする。
【００５７】
図１０に示す第１の変形例は、圧電振動片としてプラノメサ型のものを採用した圧電デバイス１０ａである。プラノメサ型の圧電振動片２０ａとは、一方の主面において、周縁部２２に対して振動部２４を凸状に形成し、両者の間に段差部２３を有する圧電振動片のことをいう。
【００５８】
このような形状の圧電振動片２０ａを採用する場合には、平坦面をパッケージ開口側に配置すれば良いとも考えられるが、この場合、パッケージの底板（図１０ではパッケージベース３６）と、凸状の振動部２４との接触が懸念される。また、凸状の振動部２４とパッケージベース３６との接触を避けるために、パッケージベース３６を多段にし、底板に凹陥部を形成することもできるがこの場合、パッケージを製造するための工程数が多くなる。そして、パッケージの構造を変えず、実装用の導電性接着剤５２の量を増やした場合には、導電性接着剤５２の流れ出しによる短絡や、導電フィラーの間にバインダが入り込む事による断線、抵抗の増大などが生じ易くなると考えられる。
【００５９】
よって、凸状の振動部２４をパッケージの開口側へ向けて配置することで、パッケージの底板と振動部との接触や、パッケージ製造時の工程数の増加を避けることができ、導電性接着剤５２の流れ出しによる短絡や、導電性接着剤５２の構成に起因する断線等を抑制することができる。
【００６０】
次に、本発明の圧電デバイスに係る第２の変形例について図１１に示す。図１１に示す第２の変形例は、圧電振動片として逆メサ型のものを採用した圧電デバイス１０ｂである。逆メサ型の圧電振動片２０ｂとは、両主面に形成された凹状陥部の間に形成された薄肉部を振動部２４とし、振動部２４の周囲に位置する周縁部２２を厚肉とする圧電振動片のことをいう。
【００６１】
このような構成の圧電振動片２０ｂであっても、振動部２４と周縁部２２との間に介在される段差部２３を跨ぐ引出電極２８は、平坦面に形成される電極膜の膜厚よりも薄くなるため、上述したような周波数調整方法を採用することが好適である。
【００６２】
また、本発明の圧電デバイスに係る第３の変形例として図１２に示す圧電デバイス１０ｃを挙げることができる。図１２に示す圧電デバイス１０ｃは、圧電振動片として、プラノ逆メサ型のものを採用した圧電デバイスである。プラノ逆メサ型の圧電振動片２０ｃとは、薄肉の振動部２４を形成する際に、一方の主面にのみ凹状陥部を形成し、他方の主面を平坦面として構成されたものである。
【００６３】
このような構成の圧電振動片２０ｃであっても、凹状陥部をパッケージ開口側へ向けて実装した場合には、エッチングが成される面に段差部２３を備えることとなる。このため、上述したような周波数調整方法を採用することが好適である。
【００６４】
なお、上記実施形態では、ドライエッチングの一種としてイオンミリングを挙げたが、イオンミリングに替えてプラズマＣＶＭなどの技術を用いても良い。
また、上記実施形態では、圧電デバイスの例として圧電振動子を挙げて説明しているが、本発明の適用範囲としては、図１３に示すような圧電発振器１００等、パッケージ中に圧電振動片２０以外の電子部品（図１３中ではＩＣ）を含む圧電デバイスも本発明の圧電デバイスに含まれる。
【００６５】
さらに、上記実施形態ではいずれも、励振電極のエッチングは、圧電振動片をパッケージベースに収容した後に実施する旨記載した。しかしながら本発明に係る圧電デバイスの周波数調整方法は、バッチ処理によりウエハ上に形状形成された圧電振動片（例えば図１４のような形態）に対して、折り取り前の工程で施すようにしても良い。このような形態の圧電振動片に対して個別的にエッチングを行ったとしても、周波数調整としての効果を得ることができるからである。
【符号の説明】
【００６６】
１０………圧電デバイス、２０………圧電振動片、２２………周縁部、２３………段差部、２４………振動部、２６………励振電極、２６ａ………エネルギー閉じ込め領域。２８………引出電極、３０………入出力電極、３２………リッド、３４………シームリング、３６………パッケージベース、５０………パッケージ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電デバイスの周波数調整方法、並びに当該周波数調整方法を実施することにより得ることのできる圧電デバイス、および周波数調整に用いるマスクに係り、特に、振動部と周縁部との間に段差部を有する圧電振動片を実装する圧電デバイスに対して好適な周波数調整方法、圧電デバイス、およびマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電振動片を搭載する圧電デバイス（例えば圧電振動子）の製造工程では、バッチ処理により圧電振動片、パッケージ、およびリッドをそれぞれ製造し、パッケージに対して圧電振動片を実装した後に、個々の振動子単位に周波数調整が行われる事が一般的である。
【０００３】
圧電振動片をパッケージに実装した後に行う周波数調整としては、励振電極に対してスパッタ等を施して重み付けするというものと、イオンレーザ等を照射するイオンミリングにより電極膜の一部を削るというものがある。圧電デバイスの小型・薄型化が進む近年では、後者に掲げた電極膜の削り取りによる周波数調整が行われる事が多い。
【０００４】
しかし、電極膜の削り取りにより周波数調整を行おうとする場合通常、励振電極と共に励振電極に接続された引出電極の一部も削り取られることとなる。こうした場合、メサ型や逆メサ型の圧電振動片のような、振動部と周縁部との間に段差部を有する圧電振動片では、次のような問題が生ずる。
【０００５】
すなわち、振動部と周縁部との間の段差部、および段差部と平坦部との間に存在する角部に形成される引出電極は、平坦面である振動部や周縁部に形成された電極膜よりも、その肉厚が薄くなるのである。
このため、周波数調整の際に引出電極の一部が削り取られた場合、断線を生じさせる虞がある。
【０００６】
このような振動部と周縁部との間に段差を有する圧電振動片を採用した圧電振動子の周波数調整を行う場合に好適な手段が、特許文献１に開示されている。特許文献１に示されている圧電振動片は、プラノ逆メサタイプの圧電振動片である。特許文献１には、このような圧電振動片を採用した圧電振動子の周波数調整を行う場合、逆メサ部をパッケージの底板側に向け、圧電振動片のフラット面に形成した励振電極を削り取るようにすれば良いという事が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２４６８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に開示されている技術は、バイメサ型（両主面に凸部を有するメサ型：以下単にメサ型と称す）やバイ逆メサ型（両主面に凹状陥部を有する逆メサ型：以下単に逆メサ型と称す）の圧電振動片を採用したい場合や、パッケージ形状の制限がある場合などには使用することができない。
【０００９】
このため、本発明では、メサ型や逆メサ型のような段差部に引出電極を有する圧電振動片を採用した場合であっても、周波数調整時に断線の虞を生じさせる事の無い圧電デバイスの周波数調整方法、並びに圧電デバイス、および周波数調整用マスクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適応例として実現することが可能である。
【００１１】
［適応例１］励振電極が形成された振動部と、入出力電極が形成された周縁部との間に段差部を備え、前記段差部を跨いで前記励振電極と前記入出力電極とを電気的に接続する引出電極が形成され、厚み滑り振動を主振動とする圧電振動片における前記励振電極をエッチングすることで成す周波数調整方法であって、少なくとも、前記振動部に楕円形状に形成されるエネルギー閉じ込め領域の外形形状に沿う曲線のうち、前記励振電極の周縁部において前記引出電極が接続された部位に最も近接する部位に対して定められる接線よりも、前記エネルギー閉じ込め領域側に位置する励振電極をエッチング領域に定めると共に、少なくとも前記段差部上に形成された前記引出電極を非エッチング領域としてエッチングすることを特徴とする圧電デバイスの周波数調整方法。
【００１２】
このような特徴を持つ圧電デバイスの周波数調整方法によれば、メサ型や逆メサ型の圧電振動片を採用した圧電デバイスであっても、周波数調整時に引出電極がエッチングされる虞が無く、周波数調整に起因する断線を生じさせる虞も無い。また、エッチング領域には確実に、振動部におけるエネルギー閉じ込め領域が含まれるため、周波数調整をする際の効率も良い。
【００１３】
［適応例２］励振電極が形成された振動部と、入出力電極が形成された周縁部との間に段差部を備え、前記段差部を跨いで前記励振電極と前記入出力電極とを電気的に接続する引出電極が形成され、厚み滑り振動を主振動とする圧電振動片における前記励振電極をエッチングすることで成す周波数調整方法であって、前記振動部に楕円形状に形成されるエネルギー閉じ込め領域の楕円形状を構成する短軸と長軸の交点を中心として、前記楕円形状の短軸の長さまたは長軸の長さを直径とする円の内側をエッチング領域に定めると共に、少なくとも前記段差部上に形成された前記引出電極を非エッチング領域としてエッチングすることを特徴とする圧電デバイスの周波数調整方法。
【００１４】
このような特徴を有する圧電デバイスの周波数調整方法であっても、上記適応例１と同様に、メサ型や逆メサ型の圧電振動片を採用した圧電デバイスであっても、周波数調整時に引出電極がエッチングされる虞が無く、周波数調整に起因する断線を生じさせる虞も無い。また、エッチング領域には確実に、振動部におけるエネルギー閉じ込め領域が含まれるため、周波数調整をする際の効率も良いという事ができる。
【００１５】
［適応例３］適応例１または適応例２に記載の圧電デバイスの周波数調整方法であって、前記エッチングとしてイオンミリングを採用し、エッチング領域を定めるためのマスクにより、エッチング時に生ずる熱を吸収し、エッチング雰囲気中の温度上昇を抑制することを特徴とする圧電デバイスの周波数調整方法。
【００１６】
このような方法を採用することによれば、周波数調整時における雰囲気温度の上昇を抑えることができる。よって、周波数調整終了後の温度降下による圧電デバイスの周波数変動を抑えることができる。
【００１７】
［適応例４］パッケージ内に少なくとも、振動部と周縁部、および前記振動部と前記周縁部との間に形成された段差部とを有する圧電振動片を収容した圧電デバイスであって、前記振動部に形成された励振電極のうち、少なくとも前記周縁部に形成された入出力電極と電気的な接続が図られる引出電極が接続された部位に形成された金属膜の膜厚よりも、前記振動部におけるエネルギー閉じ込め領域に形成された金属膜の膜厚を薄くしたことを特徴とする圧電デバイス。
【００１８】
適応例１乃至適応例３のいずれかに示した方法により周波数調整を行うことにより、上記特徴を有する圧電デバイスを製造することができる。このような特徴を有する圧電デバイスによれば、エネルギー閉じ込め領域に形成された金属膜が薄肉化されることにより、圧電デバイスの周波数調整は実現され、引出電極接続部近傍に形成された電極膜は厚肉のまま残存する。このため、製造された圧電デバイスにおいて、引出電極に断線が生じているという事態が無く、圧電デバイス製造後の熱膨張歪みや外部からの機械的衝撃などに起因する断線も防止できる。
【００１９】
［適応例５］適応例４に記載の圧電デバイスであって、前記金属膜の膜厚を薄くする部分を、前記エネルギー閉じ込め領域を構成する楕円形状の短軸と長軸の交点を中心として、前記楕円形状の短軸の長さまたは長軸の長さを直径として描かれる円の内側としたことを特徴とする圧電デバイス。
【００２０】
このような構成の圧電デバイスであっても、上記適応例４に記載の圧電デバイスと同様な効果を得ることができる。
【００２１】
［適応例６］適応例４または適応例５に記載の圧電デバイスであって、前記励振電極は矩形とし、前記引出電極は前記励振電極の角部に接続したことを特徴とする圧電デバイス。
【００２２】
励振電極を矩形とし、引出電極を励振電極の角部に接続することによれば、引出電極とエッチングにより薄肉化される領域との距離を離すことができる。よって、引出電極がエッチングにより薄肉化されてしまう危険性を低下させることができる。
【００２３】
［適応例７］適応例４乃至適応例６のいずれかに記載の圧電デバイスであって、前記圧電振動片を、メサ型、プラノメサ型、逆メサ型、プラノ逆メサ型のいずれかの圧電振動片としたことを特徴とする圧電デバイス。
いずれの形態を有する圧電振動片であっても、適応例４乃至適応例６のいずれかに記載した効果を得ることができるからである。
【００２４】
［適応例８］圧電デバイスのパッケージに搭載された、振動部と周縁部との間に段差部を有し、厚み滑り振動を主振動とする圧電振動片の振動部に形成された励振電極をイオンミリングする際に用いるマスクであって、金属部材により構成し、前記励振電極上において前記厚み滑り振動が閉じ込められるエネルギー閉じ込め領域の楕円形状を構成する短軸と長軸の交点を中心として、前記楕円形状の短軸の長さまたは長軸の長さを直径とする円形開口部を機械加工により形成したことを特徴とする周波数調整用マスク。
【００２５】
楕円形状のエッチング目的範囲に対し、円形のマスクを採用した場合でもエッチングにより圧電デバイスの周波数調整は可能とすることができる。そして、マスクに形成する開口部を円形とし、これを機械加工で形成することによれば、母材とする金属部材の板厚が厚い場合であっても短時間で開口部を形成することが可能となる。さらに、マスクを構成する金属部材の板厚を厚くすることによれば、イオンミリング時に発生する熱を、マスクが吸収することとなり、イオンミリング時の雰囲気温度の上昇を抑えることができる。これにより、周波数調整終了後における圧電デバイスの周波数変動を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】圧電デバイスの基本的構成を示す図である。
【図２】周波数調整を行う際の、圧電デバイスとマスクとの関係を示す図である。
【図３】マスクの基本的構成と、その配置を示す図である。
【図４】円形開口部を有するマスクを用いた周波数調整方法についての説明を行うための第１の例を示す図である。
【図５】円形開口部を有するマスクを用いた周波数調整方法についての説明を行うための第２の例を示す図である。
【図６】励振電極の短軸に対して非対称、長軸に対して対称としたエッチング領域を定める開口部を有するマスクを用いた周波数調整方法についての説明を行うための図である。
【図７】励振電極の短軸、長軸双方に対して非対称としたエッチング領域を定める開口部を有するマスクを用いた周波数調整方法についての説明を行うための図である。
【図８】図８に示すマスクの応用形態を示す図である。
【図９】発明に係る圧電デバイスにおける圧電振動片の部分拡大図である。
【図１０】発明に係る周波数調整方法を好適に適用可能な圧電デバイスについての第１の変形例を示す図である。
【図１１】発明に係る周波数調整方法を好適に適用可能な圧電デバイスについての第２の変形例を示す図である。
【図１２】発明に係る周波数調整方法を好適に適用可能な圧電デバイスについての第３の変形例を示す図である。
【図１３】発明に係る圧電デバイスに含まれる圧電デバイスの例を示す図である。
【図１４】発明に係る圧電デバイスの周波数調整方法を実施する対象となる圧電振動片の形態例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の圧電デバイスの周波数調整方法、並びに当該周波数調整方法を用いて製造される圧電デバイス、および前記周波数調整方法に使用されるマスクに係る実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２８】
まず、本発明に係る圧電デバイスの周波数調整方法の実施対象となる圧電デバイスの基本的な形態について、図１を参照して説明する。なお、図１（Ａ）、図１（Ｂ）はそれぞれ、圧電デバイスの側断面を示す図であり、図１（Ｃ）は同図（Ｂ）のリッドを外した状態の平面を示す図である。
【００２９】
以下の実施形態においては、説明を簡単化するために、圧電デバイス１０として、圧電振動子を例に挙げて説明する。
本実施形態に係る圧電デバイス１０は、圧電振動片２０とパッケージ５０とを基本構成とする。圧電振動片２０は、水晶（SiO2）、タンタル酸リチウム（LiTaO3）、ニオブ酸リチウム（LiNbO3）等の圧電現象を生じさせる材料により構成された板材である。圧電振動片２０の構成材料としては、前述した単結晶材の他に、チタン酸バリウム（BaTiO3）等の多結晶材や圧電セラミックス等を挙げることができるが、広い温度範囲において安定した振動特性を得られる材料としては、水晶が知られており、本実施形態で取り扱う圧電振動片２０も水晶により構成されたものとする。
【００３０】
水晶により構成される圧電振動片２０は、その結晶構造の組成（カット角）により、主振動の振動モードを異ならせる。本実施形態で取り扱う圧電振動片２０は、主振動の振動モードを厚み滑り振動とするもので、カット角としては、ＡＴカット、ＢＴカット、あるいはＳＣカットと呼ばれるカット角で切り出された水晶片により構成されるものである。
【００３１】
また、本実施形態の圧電振動片２０は、ＡＴカット圧電振動片の中でも、メサ型と呼ばれるタイプのものである。圧電振動片２０を構成する圧電素板は、厚肉とされる振動部２４と、振動部２４の周囲に配置された薄肉の周縁部２２とから構成されており、表裏面双方の振動部２４と周縁部２２との間に段差部２３を有するものである。
【００３２】
本実施形態に係る圧電振動片２０は、振動部２４、周縁部２２ともに矩形状を成し、振動部２４には同じく矩形状を成す励振電極２６が形成され、周縁部２２には入出力電極３０が形成される。そして、励振電極２６と入出力電極３０との間には、段差部２３を跨いで両者を電気的に接続する引出電極２８が形成される。
【００３３】
このような構成の圧電振動片２０では、主振動である厚み滑り振動のエネルギーは、図１（Ｃ）に破線で示すような楕円形状に集中し、当該楕円形状で示される領域は、エネルギー閉じ込め領域２６ａと呼ばれている。
【００３４】
パッケージ５０は、パッケージベース３６とリッド３２、および両者を接合するためのシームリング３４とから構成される。パッケージベース３６は、例えば図１（Ａ）に示すような箱型状のものや、図１（Ｂ）に示すような平板状のものを挙げることができる。いずれも、セラミックスシートを焼成することにより形成するものや、金属により形成するものが知られているが、金属によりパッケージベース３６を構成する場合には、内外端子や配線とパッケージベース本体との間の絶縁を図る必要がある。パッケージベース３６には少なくとも、実装用外部端子４０、内部搭載端子３８、および実装用外部端子４０と内部搭載端子３８とを電気的に接続する配線パターン（不図示）が備えられる。
【００３５】
リッド３２は、平板状の蓋体であり、金属、ガラス、あるいはセラミックスにより構成されることが一般的である。構成部材としては、線膨張率が、上述したパッケージベース３６を構成する部材に近似しているものであることが望ましい。このため、パッケージベース３６をセラミックスとした場合、金属ではコバール、ガラスではソーダガラス等を採用する事が一般的である。
【００３６】
シームリング３４は、上述したパッケージベース３６とリッド３２とを接合する際に用いる接合部材である。また、パッケージベース３６を平板状のものとする場合には、圧電振動片２０を収容するためのキャビティ４２を構成するスペーサとしての役割も担う。
なお、シームリング３４を用いたパッケージベース３６とリッド３２との接合は、従来より知られているシーム溶接の技術を用いれば良い。
【００３７】
次に、上記のような基本構成を有する圧電デバイス１０に対する周波数調整方法について説明する。
本発明の圧電デバイスの周波数調整方法は、エッチングにより励振電極２６を削る周波数調整を実施する際、特定形状のマスクを用いてエッチング範囲を定めた事を特徴とするものである。よって、マスクの形状により、種々異なる実施形態を奏することとなる。まず、第１の実施形態として、図２、図３に示すような開口部６２を有するマスク６０を用いて周波数調整を行う場合について説明する。
【００３８】
本実施形態で使用するマスク６０は、金属部材により構成されており、図３に示すような楕円形状の開口部６２を有するものである。この楕円形状は、矩形状に形成された励振電極２６を有する振動部２４に発生する厚み滑り振動の振動エネルギーが閉じ込められる、エネルギー閉じ込め領域２６ａ（図１（Ｃ）参照）の形状と合致させる。
【００３９】
励振電極２６をエッチングする際、振動エネルギーが集中する部位をエッチングする方が、励振電極２６の質量降下量に対する周波数変化量を大きくすることができ、周波数調整の効率が良くなるためである。
【００４０】
また、矩形状の励振電極２６に対し、矩形状の励振電極２６に内接する大きさ以下の楕円の内部をエッチング範囲に定めることにより、励振電極２６の角部に接続した引出電極２８がエッチングされる虞が無くなる。このため、段差部２３を跨ぐ引出電極２８がエッチングされる虞も無く、エッチングに起因する断線も防止することができる。
【００４１】
本実施形態に係るエッチングは、ドライエッチング、具体的には、イオンレーザを用いたイオンミリングという手法で行うようにすると良い。すなわち、図２のようにマスク６０を配置した圧電デバイス（リッド３２無し）の圧電振動片２０に対し、マスク６０の開口部６２を介してイオンレーザを照射することで、励振電極２６の一部を選択的に削り取るのである。
【００４２】
なお、上記のようなドライエッチングは、真空チャンバ等の中に圧電デバイスを配置し、不活性雰囲気の中で行われることが望ましい。
このような手法で励振電極２６の削り取りを行う事により、周波数調整量に応じた微小なエッチングが可能となり、エッチング面の平坦化も実現可能となる。
【００４３】
次に、本発明の圧電デバイスの周波数調整方法に係る第２の実施形態について、図４、図５を参照しつつ詳細に説明する。本実施形態では、図４、図５に示すように、円形の開口部６２ａ，６２ｂを有するマスク６０ａ，６０ｂを用いてエッチングを行うことを特徴とする。
【００４４】
マスク６０ａ，６０ｂに形成する円形開口部６２ａ，６２ｂの直径は、矩形状の励振電極２６が形成された圧電振動片２０におけるエネルギー閉じ込め領域２６ａを構成する楕円の短辺２７、または長辺２９の長さと、その直径とを合わせたものとする。マスク６０ａ，６０ｂの開口形状をこのような形状とし、エッチング時に投影される円の中心とエネルギー閉じ込め領域２６ａを構成する楕円の短辺２７と長辺２９の交点とを合致させることにより、エッチング領域にはエネルギー閉じ込め領域２６ａが含まれることとなり、効率的な周波数調整が可能となる。
【００４５】
また、励振電極２６の角部は、マスク６０ａ，６０ｂに形成された円の曲率に応じて非エッチング領域となるため、角部に接続された引出電極２８がエッチングされる虞が無い。よって、振動部２４と周縁部２２の間の段差部２３を跨ぐ引出電極２８に周波数調整に、起因した断線を生じさせる虞も無い。
【００４６】
エッチング領域を円形とすることによれば当然に、マスク６０ａ，６０ｂに形成する開口部６２ａ，６２ｂも円形となる。微細形状を有する開口部の形成は、エッチングにより成されることが一般的であるが、図４、図５に示すような円形の開口部６２ａ，６２ｂであれば、ドリル等による機械加工も可能となる。機械加工により開口部６２ａ，６２ｂを形成する場合、短時間で垂直な孔開け加工が可能なため、マスク６０ａ，６０ｂを構成する金属部材の板厚を厚くすることができる。
【００４７】
マスク６０ａ，６０ｂを構成する金属板材の板厚を厚くすると、マスク６０ａ，６０ｂの熱容量が増大するため、エッチング時に発生する熱をマスク６０ａ，６０ｂが吸収することとなる。このため、チャンバ内部の雰囲気の温度上昇を抑えることができ（温度変化が少なく）、周波数調整後における圧電デバイス１０の周波数変動を少なくすることができる。
【００４８】
次に、本発明の圧電デバイスの周波数調整方法に係る他の実施形態について、図６を参照しつつ詳細に説明する。上記実施形態ではいずれも、励振電極２６の中心Ｏを基準として、励振電極２６の長軸７２と、それに直交する方向の短軸７０を取り、励振電極２６を４つの象限に分けた場合、いずれの象限においてもエッチング領域が同一形状となるように、マスク６０（６０ａ，６０ｂ）の開口部６２（６２ａ，６２ｂ）の形状を定めていた。しかしながら本発明では、少なくともエッチング時に、引出電極２８をエッチングする事無く効率的に周波数調整を行うことができれば良いため、図６に示すような開口部６２ｃを有するマスク６０ｃを使用してエッチングを行うようにしても良い。
【００４９】
具体的には、励振電極２６の短軸７０を中心として、引出電極２８側に位置する２つの象限では、エネルギー閉じ込め領域２６ａの形状に沿った曲線の内側がエッチング領域となるように開口を形成し、短軸７０を介した反対側、すなわち圧電振動片２０の先端側に位置する２つの象限では、励振電極２６の外形形状に倣った矩形状の開口を形成することで、開口部６２ｃを形成するというものである。
【００５０】
このような開口部６２ｃを有するマスク６０ｃを用いてエッチングを行うようにすれば、少なくとも振動部２４におけるエネルギー閉じ込め領域２６ａに係る励振電極２６をエッチングすることができ、励振電極２６の角部に接続された引出電極２８がエッチングされることは避けることができる。
【００５１】
また、上記実施形態ではいずれも、励振電極２６の長軸７２を基準として線対称にエッチングを行うように記載している。しかしながら、本発明の圧電デバイスの周波数調整方法の目的は、段差部２３を跨ぐ引出電極２８の断線を防ぎつつ、効率的に周波数調整を行う事であるため、以下のような形状の開口部を有するマスクを用いてエッチングを行うようにしても良い。
【００５２】
すなわち、図７に示すように、励振電極２６の中心を基準とする短軸７０、長軸７２により分けられる４つの象限のうち、引出電極２８が接続された象限のみ、エネルギー閉じ込め領域２６の形状に沿った曲線の内側がエッチング領域となるように開口を形成し、他の象限では、励振電極２６の外形形状に倣った矩形状の開口を形成することで、マスク６０ｄの開口部６２ｄを形成するというものである。
【００５３】
なお、引出電極２８が接続された象限に対応する開口は、エネルギー閉じ込め領域２６ａの形状に沿った曲線上であって、引出電極２８の接続位置と最も近接する個所（引出電極２８とエネルギー閉じ込め領域２６ａとの距離がΔｌとなる位置）に定められる接線の内側がエッチング領域となるように形成しても良い（図８参照）。
【００５４】
次に、上記のような周波数調整方法により製造される圧電デバイス１０の特徴について説明する。上記のような圧電デバイス１０はいずれも、励振電極２６における引出電極２８の接続部近傍を避けるようにしてエネルギー閉じ込め領域２６ａをエッチングするようにしている。このため、上記実施形態に係る圧電デバイス１０における圧電振動片２０の励振電極２６を拡大視すると、図９に示すような状態を見て取ることができる。
【００５５】
すなわち、励振電極２６における引出電極接続部２８ａ近傍の電極膜の肉厚よりも、エネルギー閉じ込め領域２６ａの電極膜の肉厚の方が薄く、両者の間に段差を有するのである。
【００５６】
次に、上述した本発明の圧電デバイスの周波数調整方法を有効に適応可能な圧電デバイスの形態についての変形例を、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に示す変形例はいずれも、その殆どの構成を図１に示す圧電デバイスと同様としている。したがって、その機能を同一とする箇所には同一の符号を図面に付して、詳細な説明は省略するものとする。
【００５７】
図１０に示す第１の変形例は、圧電振動片としてプラノメサ型のものを採用した圧電デバイス１０ａである。プラノメサ型の圧電振動片２０ａとは、一方の主面において、周縁部２２に対して振動部２４を凸状に形成し、両者の間に段差部２３を有する圧電振動片のことをいう。
【００５８】
このような形状の圧電振動片２０ａを採用する場合には、平坦面をパッケージ開口側に配置すれば良いとも考えられるが、この場合、パッケージの底板（図１０ではパッケージベース３６）と、凸状の振動部２４との接触が懸念される。また、凸状の振動部２４とパッケージベース３６との接触を避けるために、パッケージベース３６を多段にし、底板に凹陥部を形成することもできるがこの場合、パッケージを製造するための工程数が多くなる。そして、パッケージの構造を変えず、実装用の導電性接着剤５２の量を増やした場合には、導電性接着剤５２の流れ出しによる短絡や、導電フィラーの間にバインダが入り込む事による断線、抵抗の増大などが生じ易くなると考えられる。
【００５９】
よって、凸状の振動部２４をパッケージの開口側へ向けて配置することで、パッケージの底板と振動部との接触や、パッケージ製造時の工程数の増加を避けることができ、導電性接着剤５２の流れ出しによる短絡や、導電性接着剤５２の構成に起因する断線等を抑制することができる。
【００６０】
次に、本発明の圧電デバイスに係る第２の変形例について図１１に示す。図１１に示す第２の変形例は、圧電振動片として逆メサ型のものを採用した圧電デバイス１０ｂである。逆メサ型の圧電振動片２０ｂとは、両主面に形成された凹状陥部の間に形成された薄肉部を振動部２４とし、振動部２４の周囲に位置する周縁部２２を厚肉とする圧電振動片のことをいう。
【００６１】
このような構成の圧電振動片２０ｂであっても、振動部２４と周縁部２２との間に介在される段差部２３を跨ぐ引出電極２８は、平坦面に形成される電極膜の膜厚よりも薄くなるため、上述したような周波数調整方法を採用することが好適である。
【００６２】
また、本発明の圧電デバイスに係る第３の変形例として図１２に示す圧電デバイス１０ｃを挙げることができる。図１２に示す圧電デバイス１０ｃは、圧電振動片として、プラノ逆メサ型のものを採用した圧電デバイスである。プラノ逆メサ型の圧電振動片２０ｃとは、薄肉の振動部２４を形成する際に、一方の主面にのみ凹状陥部を形成し、他方の主面を平坦面として構成されたものである。
【００６３】
このような構成の圧電振動片２０ｃであっても、凹状陥部をパッケージ開口側へ向けて実装した場合には、エッチングが成される面に段差部２３を備えることとなる。このため、上述したような周波数調整方法を採用することが好適である。
【００６４】
なお、上記実施形態では、ドライエッチングの一種としてイオンミリングを挙げたが、イオンミリングに替えてプラズマＣＶＭなどの技術を用いても良い。
また、上記実施形態では、圧電デバイスの例として圧電振動子を挙げて説明しているが、本発明の適用範囲としては、図１３に示すような圧電発振器１００等、パッケージ中に圧電振動片２０以外の電子部品（図１３中ではＩＣ）を含む圧電デバイスも本発明の圧電デバイスに含まれる。
【００６５】
さらに、上記実施形態ではいずれも、励振電極のエッチングは、圧電振動片をパッケージベースに収容した後に実施する旨記載した。しかしながら本発明に係る圧電デバイスの周波数調整方法は、バッチ処理によりウエハ上に形状形成された圧電振動片（例えば図１４のような形態）に対して、折り取り前の工程で施すようにしても良い。このような形態の圧電振動片に対して個別的にエッチングを行ったとしても、周波数調整としての効果を得ることができるからである。
【符号の説明】
【００６６】
１０………圧電デバイス、２０………圧電振動片、２２………周縁部、２３………段差部、２４………振動部、２６………励振電極、２６ａ………エネルギー閉じ込め領域。２８………引出電極、３０………入出力電極、３２………リッド、３４………シームリング、３６………パッケージベース、５０………パッケージ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励振電極が形成された振動部と、入出力電極が形成された周縁部との間に段差部を備え、前記段差部を跨いで前記励振電極と前記入出力電極とを電気的に接続する引出電極が形成され、厚み滑り振動を主振動とする圧電振動片における前記励振電極をエッチングすることで成す周波数調整方法であって、
少なくとも、前記振動部に楕円形状に形成されるエネルギー閉じ込め領域の外形形状に沿う曲線のうち、前記励振電極の周縁部において前記引出電極が接続された部位に最も近接する部位に対して定められる接線よりも、前記エネルギー閉じ込め領域側に位置する励振電極をエッチング領域に定めると共に、少なくとも前記段差部上に形成された前記引出電極を非エッチング領域としてエッチングすることを特徴とする圧電デバイスの周波数調整方法。
【請求項２】
励振電極が形成された振動部と、入出力電極が形成された周縁部との間に段差部を備え、前記段差部を跨いで前記励振電極と前記入出力電極とを電気的に接続する引出電極が形成され、厚み滑り振動を主振動とする圧電振動片における前記励振電極をエッチングすることで成す周波数調整方法であって、
前記振動部に楕円形状に形成されるエネルギー閉じ込め領域の楕円形状を構成する短軸と長軸の交点を中心として、前記楕円形状の短軸の長さまたは長軸の長さを直径とする円の内側をエッチング領域に定めると共に、少なくとも前記段差部上に形成された前記引出電極を非エッチング領域としてエッチングすることを特徴とする圧電デバイスの周波数調整方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の圧電デバイスの周波数調整方法であって、
前記エッチングとしてイオンミリングを採用し、エッチング領域を定めるためのマスクにより、エッチング時に生ずる熱を吸収し、エッチング雰囲気中の温度上昇を抑制することを特徴とする圧電デバイスの周波数調整方法。
【請求項４】
パッケージ内に少なくとも、振動部と周縁部、および前記振動部と前記周縁部との間に形成された段差部とを有する圧電振動片を収容した圧電デバイスであって、
前記振動部に形成された励振電極のうち、少なくとも前記周縁部に形成された入出力電極と電気的な接続が図られる引出電極が接続された部位に形成された金属膜の膜厚よりも、前記振動部におけるエネルギー閉じ込め領域に形成された金属膜の膜厚を薄くしたことを特徴とする圧電デバイス。
【請求項５】
請求項４に記載の圧電デバイスであって、
前記金属膜の膜厚を薄くする部分を、
前記エネルギー閉じ込め領域を構成する楕円形状の短軸と長軸の交点を中心として、前記楕円形状の短軸の長さまたは長軸の長さを直径として描かれる円の内側としたことを特徴とする圧電デバイス。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の圧電デバイスであって、
前記励振電極は矩形とし、前記引出電極は前記励振電極の角部に接続したことを特徴とする圧電デバイス。
【請求項７】
請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の圧電デバイスであって、
前記圧電振動片を、メサ型、プラノメサ型、逆メサ型、プラノ逆メサ型のいずれかの圧電振動片としたことを特徴とする圧電デバイス。
【請求項８】
圧電デバイスのパッケージに搭載された、振動部と周縁部との間に段差部を有し、厚み滑り振動を主振動とする圧電振動片の振動部に形成された励振電極をイオンミリングする際に用いるマスクであって、
金属部材により構成し、
前記励振電極上において前記厚み滑り振動が閉じ込められるエネルギー閉じ込め領域の楕円形状を構成する短軸と長軸の交点を中心として、前記楕円形状の短軸の長さまたは長軸の長さを直径とする円形開口部を機械加工により形成したことを特徴とする周波数調整用マスク。
【請求項１】
励振電極が形成された振動部と、入出力電極が形成された周縁部との間に段差部を備え、前記段差部を跨いで前記励振電極と前記入出力電極とを電気的に接続する引出電極が形成され、厚み滑り振動を主振動とする圧電振動片における前記励振電極をエッチングすることで成す周波数調整方法であって、
少なくとも、前記振動部に楕円形状に形成されるエネルギー閉じ込め領域の外形形状に沿う曲線のうち、前記励振電極の周縁部において前記引出電極が接続された部位に最も近接する部位に対して定められる接線よりも、前記エネルギー閉じ込め領域側に位置する励振電極をエッチング領域に定めると共に、少なくとも前記段差部上に形成された前記引出電極を非エッチング領域としてエッチングすることを特徴とする圧電デバイスの周波数調整方法。
【請求項２】
励振電極が形成された振動部と、入出力電極が形成された周縁部との間に段差部を備え、前記段差部を跨いで前記励振電極と前記入出力電極とを電気的に接続する引出電極が形成され、厚み滑り振動を主振動とする圧電振動片における前記励振電極をエッチングすることで成す周波数調整方法であって、
前記振動部に楕円形状に形成されるエネルギー閉じ込め領域の楕円形状を構成する短軸と長軸の交点を中心として、前記楕円形状の短軸の長さまたは長軸の長さを直径とする円の内側をエッチング領域に定めると共に、少なくとも前記段差部上に形成された前記引出電極を非エッチング領域としてエッチングすることを特徴とする圧電デバイスの周波数調整方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の圧電デバイスの周波数調整方法であって、
前記エッチングとしてイオンミリングを採用し、エッチング領域を定めるためのマスクにより、エッチング時に生ずる熱を吸収し、エッチング雰囲気中の温度上昇を抑制することを特徴とする圧電デバイスの周波数調整方法。
【請求項４】
パッケージ内に少なくとも、振動部と周縁部、および前記振動部と前記周縁部との間に形成された段差部とを有する圧電振動片を収容した圧電デバイスであって、
前記振動部に形成された励振電極のうち、少なくとも前記周縁部に形成された入出力電極と電気的な接続が図られる引出電極が接続された部位に形成された金属膜の膜厚よりも、前記振動部におけるエネルギー閉じ込め領域に形成された金属膜の膜厚を薄くしたことを特徴とする圧電デバイス。
【請求項５】
請求項４に記載の圧電デバイスであって、
前記金属膜の膜厚を薄くする部分を、
前記エネルギー閉じ込め領域を構成する楕円形状の短軸と長軸の交点を中心として、前記楕円形状の短軸の長さまたは長軸の長さを直径として描かれる円の内側としたことを特徴とする圧電デバイス。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の圧電デバイスであって、
前記励振電極は矩形とし、前記引出電極は前記励振電極の角部に接続したことを特徴とする圧電デバイス。
【請求項７】
請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の圧電デバイスであって、
前記圧電振動片を、メサ型、プラノメサ型、逆メサ型、プラノ逆メサ型のいずれかの圧電振動片としたことを特徴とする圧電デバイス。
【請求項８】
圧電デバイスのパッケージに搭載された、振動部と周縁部との間に段差部を有し、厚み滑り振動を主振動とする圧電振動片の振動部に形成された励振電極をイオンミリングする際に用いるマスクであって、
金属部材により構成し、
前記励振電極上において前記厚み滑り振動が閉じ込められるエネルギー閉じ込め領域の楕円形状を構成する短軸と長軸の交点を中心として、前記楕円形状の短軸の長さまたは長軸の長さを直径とする円形開口部を機械加工により形成したことを特徴とする周波数調整用マスク。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−３４２１７（Ｐ２０１３−３４２１７Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２０２８２６（Ｐ２０１２−２０２８２６）
【出願日】平成２４年９月１４日（２０１２．９．１４）
【分割の表示】特願２００７−２０４４４０（Ｐ２００７−２０４４４０）の分割
【原出願日】平成１９年８月６日（２００７．８．６）
【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２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年９月１４日（２０１２．９．１４）
【分割の表示】特願２００７−２０４４４０（Ｐ２００７−２０４４４０）の分割
【原出願日】平成１９年８月６日（２００７．８．６）
【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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