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JP2016144091A - Method for manufacturing vibrator - Google Patents

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JP2016144091A
JP2016144091A JP2015019618A JP2015019618A JP2016144091A JP 2016144091 A JP2016144091 A JP 2016144091A JP 2015019618 A JP2015019618 A JP 2015019618A JP 2015019618 A JP2015019618 A JP 2015019618A JP 2016144091 A JP2016144091 A JP 2016144091A
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JP
Japan
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temperature
vibrator
annealing
manufacturing
annealing step
Prior art date
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Pending
Application number
JP2015019618A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
貴宏 菅
Takahiro Suga
貴宏 菅
匠海 鈴木
Takumi Suzuki
匠海 鈴木
賢一 大槻
Kenichi Otsuki
賢一 大槻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2015019618A priority Critical patent/JP2016144091A/en
Publication of JP2016144091A publication Critical patent/JP2016144091A/en
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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vibrator manufacturing method capable of reducing dispersion of frequencies.SOLUTION: The vibrator manufacturing method according to the invention includes: a step S1 for mounting a vibration piece on a substrate by a joint material; a step S4 for performing heat treatment of the joint material and the vibration piece at a first temperature; a step S5 for adjusting a frequency of the vibration piece after the step S4 for the heat treatment at the first temperature; and a step S6 for performing heat treatment of the joint material and the vibration piece at a second temperature after the step S5 for adjusting the frequency, where the second temperature is lower than the first temperature and a difference between the first temperature and the second temperature is 15°C or more.SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

本発明は、振動子の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a vibrator.

従来から、パッケージ内に水晶を用いた振動片を収容して製造された振動子が知られている。このような振動子は、例えば、種々の電子機器の基準周波数源や発振源などとして広く用いられている。特に、ATカットと呼ばれるカット角で切り出された水晶基板を用いた振動片を備えた振動子は、携帯電話等の移動体通信機器などにも広く利用されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, vibrators manufactured by housing a resonator element using quartz in a package are known. Such a vibrator is widely used, for example, as a reference frequency source or an oscillation source for various electronic devices. In particular, a vibrator including a resonator element using a quartz crystal substrate cut at a cut angle called AT cut is widely used in mobile communication devices such as mobile phones.

このような振動子の製造方法として、例えば、特許文献1には、導電性接着材を硬化させるための第1アニール工程と、第1アニール工程では十分に除去できなかった導電性接着剤のアウトガス成分の排出および振動片の応力歪みの解消を行う第2アニール工程と、振動子の周波数を調整する周波数調整工程と、導電性接着剤のアウトガス成分の排出および振動片の応力歪みの解消を行う第3アニール工程と、を含む振動子の製造方法が開示されている。   As a method for manufacturing such a vibrator, for example, Patent Document 1 discloses a first annealing step for curing a conductive adhesive and an outgas of a conductive adhesive that could not be sufficiently removed in the first annealing step. A second annealing step for discharging the components and eliminating the stress distortion of the vibrating piece; a frequency adjusting step for adjusting the frequency of the vibrator; and discharging the outgas component of the conductive adhesive and eliminating the stress distortion of the vibrating piece. A vibrator manufacturing method including a third annealing step is disclosed.

特許文献1に開示された振動子の製造方法によれば、上記のようにアニール回数を増やすことにより、導電性接着剤から発生したアウトガス成分が振動片に付着して周波数の安定性を阻害させたり、振動片に内在する応力歪みが十分に解消されずにエージング特性の不安定化を招くといった不具合を解消して、振動子の各種特性を向上させている。   According to the method for manufacturing a vibrator disclosed in Patent Document 1, by increasing the number of times of annealing as described above, the outgas component generated from the conductive adhesive adheres to the resonator element and inhibits frequency stability. In addition, the problem that the stress strain inherent in the resonator element is not sufficiently eliminated and the aging characteristic is destabilized is solved, and various characteristics of the vibrator are improved.

特開2007−336320号公報JP 2007-336320 A

しかしながら、特許文献1に開示された振動子の製造方法では、振動子の周波数調整工程の後に行われる第3アニール工程において、振動片の励振電極の下地電極層を構成しているクロム等が熱により拡散して、主電極層を構成している金の表面に析出する場合がある。例えばクロムが金の表面に析出すると、析出したクロムの酸化や水酸化により質量が変化して、振動子の周波数が変動してしまうという問題があった。   However, in the method for manufacturing the vibrator disclosed in Patent Document 1, in the third annealing step performed after the frequency adjustment step of the vibrator, chromium or the like constituting the base electrode layer of the excitation electrode of the vibrator element is heated. And may be deposited on the surface of gold constituting the main electrode layer. For example, when chromium is deposited on the surface of gold, there is a problem that the frequency of the vibrator fluctuates because the mass changes due to oxidation or hydroxylation of the deposited chromium.

図17は、従来の振動子の各製造工程における励振電極の状態を模式的に示す断面図である。図17(A)は、初期状態における励振電極を表している。図17(B)は、第2アニール工程における励振電極の状態を表している。図17(C)は、周波数調整工程における励振電極の状態を表している。図17(D)は、第3アニール工程における励振電極の状態を表している。以下では、励振電極が、下地層(下地電極層)2がクロムで構成され、上層(主電極層)4が金で構成されている場合について説明する。   FIG. 17 is a cross-sectional view schematically showing the state of the excitation electrode in each manufacturing process of the conventional vibrator. FIG. 17A shows the excitation electrode in the initial state. FIG. 17B shows the state of the excitation electrode in the second annealing step. FIG. 17C shows the state of the excitation electrode in the frequency adjustment process. FIG. 17D shows the state of the excitation electrode in the third annealing step. Below, the excitation electrode demonstrates the case where the base layer (base electrode layer) 2 is comprised with chromium, and the upper layer (main electrode layer) 4 is comprised with gold | metal | money.

図17(A)に示すように、励振電極は、水晶基板側から下地層2、上層4の順で積層されて形成されている。   As shown in FIG. 17A, the excitation electrode is formed by laminating the base layer 2 and the upper layer 4 in this order from the quartz substrate side.

図17(B)に示すように、第2アニール工程では、熱により下地層2中のクロムが上層4中に拡散して上層4の表面に酸化クロム層6が形成される。そのため、酸素の分だけ振動片の質量が増加する。   As shown in FIG. 17B, in the second annealing step, chromium in the underlayer 2 is diffused into the upper layer 4 by heat, and a chromium oxide layer 6 is formed on the surface of the upper layer 4. Therefore, the mass of the vibrating piece increases by the amount of oxygen.

図17(C)に示すように、周波数調整工程では、イオンレーザー等を照射するイオンミリングにより、酸化クロム層6、および上層4の一部が除去されて振動片の質量が変化し、振動子の周波数が調整される。   As shown in FIG. 17C, in the frequency adjusting step, the chromium oxide layer 6 and a part of the upper layer 4 are removed by ion milling that irradiates an ion laser or the like, and the mass of the resonator element is changed. Is adjusted.

図17(D)に示すように、第3アニール工程において、第2アニール工程と同じ温度またはそれ以上の温度の熱が加わると、再び下地層2中のクロムが上層4中に拡散して上層4の表面に酸化クロム層6が形成される。これにより、第3アニール工程において、酸素の分だけ振動片の質量が増加し、振動子の周波数が変動してしまう。   As shown in FIG. 17D, when heat at the same temperature as or higher than that in the second annealing step is applied in the third annealing step, chromium in the underlayer 2 diffuses again into the upper layer 4 and the upper layer A chromium oxide layer 6 is formed on the surface of 4. As a result, in the third annealing step, the mass of the resonator element increases by the amount of oxygen, and the frequency of the vibrator changes.

このように、従来の振動子の製造方法では、周波数調整工程の後の第3アニール工程において振動片の質量が増加して振動子の周波数が変動してしまうため、製造された振動子の周波数のばらつきが大きいという問題があった。   As described above, in the conventional method for manufacturing a vibrator, the mass of the resonator element increases in the third annealing step after the frequency adjustment step and the frequency of the vibrator fluctuates. There was a problem that the dispersion of the large.

本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、周波数のばらつきを低減させることができる振動子の製造方法を提供することにある。   One of the objects according to some aspects of the present invention is to provide a method for manufacturing a vibrator that can reduce variation in frequency.

本発明は前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、以下の態様または適用例として実現することができる。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following aspects or application examples.

[適用例1]
本適用例に係る振動子の製造方法は、
振動片を基板に接合材を用いて搭載する工程と、
前記接合材および前記振動片を第1温度で加熱処理する工程と、
前記第1温度で加熱処理する工程の後に、前記振動片の周波数を調整する工程と、
前記周波数を調整する工程の後に、前記接合材および前記振動片を第2温度で加熱処理する工程と、
を含み、
前記第2温度は前記第1温度よりも低く、
前記第1温度と前記第2温度との差は15℃以上である。
[Application Example 1]
The method for manufacturing the vibrator according to this application example is as follows:
Mounting the resonator element on the substrate using a bonding material;
Heat-treating the bonding material and the resonator element at a first temperature;
Adjusting the frequency of the resonator element after the heat treatment at the first temperature;
After the step of adjusting the frequency, the step of heat-treating the bonding material and the resonator element at a second temperature;
Including
The second temperature is lower than the first temperature;
The difference between the first temperature and the second temperature is 15 ° C. or more.

このような振動子の製造方法では、第2温度が第1温度よりも低く、第1温度と第2温度との差が15℃以上であるため、後述するように、第2温度で加熱処理する工程における振動子の周波数の変動を低減させることができる。したがって、このような振動子の製造方法によれば、周波数のばらつきを低減させることができる。   In such a vibrator manufacturing method, the second temperature is lower than the first temperature, and the difference between the first temperature and the second temperature is 15 ° C. or higher. The fluctuation of the frequency of the vibrator in the step of performing can be reduced. Therefore, according to such a method for manufacturing a vibrator, frequency variations can be reduced.

[適用例2]
本適用例に係る振動子の製造方法において、
前記第1温度は、215℃以上320℃以下であり、
前記第2温度は、200℃以上であってもよい。
[Application Example 2]
In the method for manufacturing a vibrator according to this application example,
The first temperature is 215 ° C. or more and 320 ° C. or less,
The second temperature may be 200 ° C. or higher.

このような振動子の製造方法では、後述するように、周波数のばらつきを低減させることができ、かつ、優れたエージング特性を有する振動子を得ることができる。   In such a method for manufacturing a vibrator, as will be described later, it is possible to reduce a variation in frequency and obtain a vibrator having excellent aging characteristics.

[適用例3]
本適用例に係る振動子の製造方法において、
前記第1温度と前記第2温度との差は、30℃以上であってもよい。
[Application Example 3]
In the method for manufacturing a vibrator according to this application example,
The difference between the first temperature and the second temperature may be 30 ° C. or more.

このような振動子の製造方法では、後述するように、周波数のばらつきを、より低減さ
せることができる。
In such a method for manufacturing a vibrator, as will be described later, frequency variations can be further reduced.

[適用例4]
本適用例に係る振動子の製造方法において、
前記第2温度は、230℃以上であってもよい。
[Application Example 4]
In the method for manufacturing a vibrator according to this application example,
The second temperature may be 230 ° C. or higher.

このような振動子の製造方法では、より優れたエージング特性を有する振動子を得ることができる。   With such a method for manufacturing a vibrator, a vibrator having better aging characteristics can be obtained.

[適用例5]
本適用例に係る振動子の製造方法において、
前記第1温度で加熱処理する工程の前に、前記接合材を加熱処理して、前記接合材を硬化させる工程を含んでいてもよい。
[Application Example 5]
In the method for manufacturing a vibrator according to this application example,
Before the step of heat-treating at the first temperature, a step of heat-treating the bonding material and curing the bonding material may be included.

このような振動子の製造方法では、周波数のばらつきを低減させることができる。   In such a method for manufacturing a vibrator, variation in frequency can be reduced.

[適用例6]
本適用例に係る振動子の製造方法において、
前記振動片は、水晶基板と、励振電極と、を含み、
前記励振電極は、前記水晶基板上に形成された第1層と、前記第1層上に形成された第2層と、を有し、
前記第1層は、チタン、バナジウム、クロム、ニオブ、タンタル、ハフニウム、モリブデン、ニッケル、ジルコニウム、銀、アルミニウム、またはこれらを主成分とする合金であってもよい。
[Application Example 6]
In the method for manufacturing a vibrator according to this application example,
The vibrating piece includes a quartz substrate and an excitation electrode,
The excitation electrode has a first layer formed on the quartz substrate, and a second layer formed on the first layer;
The first layer may be titanium, vanadium, chromium, niobium, tantalum, hafnium, molybdenum, nickel, zirconium, silver, aluminum, or an alloy containing these as a main component.

このような振動子の製造方法では、第2温度で加熱処理する工程において、励振電極の第1層を構成する材料の拡散を低減させることができ、第1層を構成する材料の酸化や水酸化等による質量の変化を低減させることができる。そのため、第2温度で加熱処理する工程における振動子の周波数の変動を低減させることができる。したがって、このような振動子の製造方法によれば、周波数のばらつきを低減させることができる。   In such a vibrator manufacturing method, in the step of performing the heat treatment at the second temperature, the diffusion of the material constituting the first layer of the excitation electrode can be reduced, and the material constituting the first layer can be oxidized or water. A change in mass due to oxidation or the like can be reduced. Therefore, fluctuations in the frequency of the vibrator in the process of heat treatment at the second temperature can be reduced. Therefore, according to such a method for manufacturing a vibrator, frequency variations can be reduced.

[適用例7]
本適用例に係る振動子の製造方法において、
前記第2層は、金、白金、またはこれらを主成分とする合金であってもよい。
[Application Example 7]
In the method for manufacturing a vibrator according to this application example,
The second layer may be gold, platinum, or an alloy containing these as a main component.

このような振動子の製造方法では、周波数のばらつきを低減させることができる。   In such a method for manufacturing a vibrator, variation in frequency can be reduced.

[適用例8]
本適用例に係る振動子の製造方法において、
前記接合材は、シリコーン系の導電性接着剤であってもよい。
[Application Example 8]
In the method for manufacturing a vibrator according to this application example,
The bonding material may be a silicone-based conductive adhesive.

このような振動子の製造方法では、第1温度で加熱処理する工程において、導電性接着剤の状態変化を抑制することができる。   In such a vibrator manufacturing method, it is possible to suppress a change in the state of the conductive adhesive in the step of performing the heat treatment at the first temperature.

図1(A)は本実施形態に係る振動子を模式的に示す断面図であり、図1(B)は本実施形態に係る振動子を模式的に示す平面図である。FIG. 1A is a cross-sectional view schematically showing the vibrator according to this embodiment, and FIG. 1B is a plan view schematically showing the vibrator according to this embodiment. 本実施形態に係る振動子の振動片を模式的に示す斜視図。FIG. 6 is a perspective view schematically showing a resonator element of the vibrator according to the embodiment. 本実施形態に係る振動子の振動片を模式的に示す平面図。FIG. 3 is a plan view schematically showing a resonator element of the vibrator according to the embodiment. 本実施形態に係る振動子の振動片を模式的に示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a resonator element of the vibrator according to the embodiment. 本実施形態に係る振動子の振動片を模式的に示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a resonator element of the vibrator according to the embodiment. ATカット水晶基板を模式的に示す斜視図。The perspective view which shows an AT cut quartz substrate typically. 本実施形態に係る振動子の振動片を模式的に示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a resonator element of the vibrator according to the embodiment. 本実施形態に係る振動子の励振電極を模式的に示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing an excitation electrode of the vibrator according to the embodiment. 本実施形態に係る振動子の製造方法の一例を示すフローチャート。5 is a flowchart showing an example of a method for manufacturing a vibrator according to the embodiment. 本実施形態に係る振動子の製造工程を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the manufacturing process of the vibrator | oscillator which concerns on this embodiment. アニール工程におけるアニール炉内の温度変化の一例を示すグラフ。The graph which shows an example of the temperature change in the annealing furnace in an annealing process. 振動子の各製造工程における励振電極を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the excitation electrode in each manufacturing process of a vibrator | oscillator. アニール温度と振動子の周波数の経時変化との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between annealing temperature and the time-dependent change of the frequency of a vibrator. 第2アニール工程のアニール温度と第3アニール工程のアニール温度の差と、第3アニール工程の前後での周波数変動量と、の関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the difference of the annealing temperature of a 2nd annealing process and the annealing temperature of a 3rd annealing process, and the amount of frequency fluctuations before and behind a 3rd annealing process. シリコーン系導電性接着剤の熱重量分析の結果を示すグラフ。The graph which shows the result of the thermogravimetric analysis of a silicone type conductive adhesive. 第1実験例、第2実験例、および第3実験例の結果をまとめた表。The table | surface which put together the result of the 1st experiment example, the 2nd experiment example, and the 3rd experiment example. 従来の振動子の各製造工程における励振電極を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the excitation electrode in each manufacturing process of the conventional vibrator | oscillator.

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments described below do not unduly limit the contents of the present invention described in the claims. In addition, not all of the configurations described below are essential constituent requirements of the present invention.

1. 振動子
まず、本実施形態に係る振動子の製造方法の実施の対象となる振動子について、図面を参照しながら説明する。図1(A)は、本実施形態に係る振動子100を模式的に示す断面図である。図1(B)は、本実施形態に係る振動子100を模式的に示す平面図である。なお、図1(A)は、図1(B)のA−A線断面図である。
1. First, a vibrator that is a target of the vibrator manufacturing method according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1A is a cross-sectional view schematically showing a vibrator 100 according to this embodiment. FIG. 1B is a plan view schematically showing the vibrator 100 according to the present embodiment. Note that FIG. 1A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.

振動子100は、図1(A)および図1(B)に示すように、振動片102と、パッケージ110と、を備える。以下、振動片102、およびパッケージ110について詳細に説明する。   As shown in FIGS. 1A and 1B, the vibrator 100 includes a vibrating piece 102 and a package 110. Hereinafter, the resonator element 102 and the package 110 will be described in detail.

(1)振動片
図2は、振動片102を模式的に示す斜視図である。図3は、振動片102を模式的に示す平面図である。図4は、振動片102を模式的に示す図3のIV−IV線断面図である。図5は、振動片102を模式的に示す図3のV−V線断面図である。
(1) Vibrating Piece FIG. 2 is a perspective view schematically showing the vibrating piece 102. FIG. 3 is a plan view schematically showing the resonator element 102. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV in FIG. 3 schematically showing the resonator element 102.

振動片102は、図2〜図5に示すように、水晶基板10と、励振電極20a,20bと、を含む。   As shown in FIGS. 2 to 5, the vibrating piece 102 includes a quartz crystal substrate 10 and excitation electrodes 20 a and 20 b.

水晶基板10は、ATカット水晶基板からなる。ここで、図6は、ATカット水晶基板101を模式的に示す斜視図である。   The quartz substrate 10 is made of an AT cut quartz substrate. Here, FIG. 6 is a perspective view schematically showing the AT-cut quartz crystal substrate 101.

水晶等の圧電材料は、一般的に三方晶系であり、図6に示すような結晶軸(X,Y,Z)を有する。X軸は電気軸であり、Y軸は機械軸であり、Z軸は光学軸である。水晶基板101は、XZ平面(X軸およびZ軸を含む平面)を、X軸周りに角度θだけ回転させた平面に沿って、圧電材料(例えば、人工水晶)から切り出された、いわゆる回転Yカット水晶基板の平板である。なお、Y軸およびZ軸もX軸周りにθ回転させて、それぞれY´軸およびZ´軸とする。水晶基板101は、X軸とZ´軸とを含む平面を主面とし、Y´軸に沿った方向を厚さとする基板である。ここで、θ=35°15′としたとき、水晶基板101はATカット水晶基板となる。したがって、ATカット水晶基板101は、Y´
軸に直交するXZ´面(X軸およびZ´軸を含む面)が主面(振動部の主面)となり、厚みすべり振動を主振動として振動することができる。このATカット水晶基板101を加工して、水晶基板10を得ることができる。
Piezoelectric materials such as quartz are generally trigonal and have crystal axes (X, Y, Z) as shown in FIG. The X axis is an electrical axis, the Y axis is a mechanical axis, and the Z axis is an optical axis. The quartz substrate 101 is a so-called rotated Y cut out from a piezoelectric material (for example, artificial quartz crystal) along a plane obtained by rotating an XZ plane (a plane including the X axis and the Z axis) by an angle θ around the X axis. It is a flat plate of a cut quartz substrate. Note that the Y axis and the Z axis are also rotated by θ around the X axis to be the Y ′ axis and the Z ′ axis, respectively. The quartz substrate 101 is a substrate having a plane including the X axis and the Z ′ axis as a main surface and a thickness along the direction along the Y ′ axis. Here, when θ = 35 ° 15 ′, the quartz substrate 101 is an AT-cut quartz substrate. Therefore, the AT-cut quartz substrate 101 is Y ′
The XZ ′ plane (surface including the X axis and Z ′ axis) orthogonal to the axis becomes the main surface (main surface of the vibration part), and thickness shear vibration can be vibrated as the main vibration. The AT-cut quartz substrate 101 can be processed to obtain the quartz substrate 10.

水晶基板10は、図6に示すように水晶の結晶軸である、電気軸としてのX軸と、機械軸としてのY軸と、光学軸としてのZ軸と、からなる直交座標系のX軸を回転軸として、Z軸を−Y方向へ+Z側が回転するように傾けた軸をZ´軸とし、Y軸をZ軸の+Z方向へ+Y側が回転するように傾けた軸をY´軸とし、X軸およびZ´軸を含む面を主面とし、Y´軸に沿った方向を厚さとするATカット水晶基板からなる。なお、図2〜図5および以下に示す図7では、互いに直交する、X軸、Y´軸、およびZ´軸を図示している。   As shown in FIG. 6, the quartz substrate 10 is a crystal axis of quartz, which is an X axis of an orthogonal coordinate system comprising an X axis as an electric axis, a Y axis as a mechanical axis, and a Z axis as an optical axis. Is the rotation axis, the Z axis is tilted so that the + Z side rotates in the −Y direction, the Z ′ axis, and the Y axis is tilted so that the + Y side rotates in the + Z direction of the Z axis, and the Y ′ axis. And an AT-cut quartz substrate having a plane including the X-axis and the Z′-axis as a main surface and a thickness along the direction along the Y′-axis. 2 to 5 and FIG. 7 described below, an X axis, a Y ′ axis, and a Z ′ axis that are orthogonal to each other are illustrated.

なお、水晶基板10は、ATカット水晶基板101に限定されず、厚みすべり振動を励振するSCカット水晶基板、BTカット水晶基板等の他の圧電基板であってもよい。   The quartz substrate 10 is not limited to the AT-cut quartz substrate 101, but may be another piezoelectric substrate such as an SC-cut quartz substrate or a BT-cut quartz substrate that excites thickness shear vibration.

水晶基板10は、例えば、Y´軸方向を厚さ方向とし、Y´軸方向からの平面視で(以下、単に「平面視で」ともいう)、X軸方向を長辺とし、Z´軸方向を短辺とする矩形の形状を有している。水晶基板10は、周辺部12と、振動部14と、を有している。   The quartz substrate 10 has, for example, a Y′-axis direction as a thickness direction, a plan view from the Y′-axis direction (hereinafter, also simply referred to as “plan view”), an X-axis direction as a long side, and a Z′-axis It has a rectangular shape with a short side in the direction. The quartz substrate 10 has a peripheral portion 12 and a vibrating portion 14.

周辺部12は、振動部14の周辺に設けられている。周辺部12は、振動部14の外縁に沿って設けられている。周辺部12は、振動部14よりも厚さが小さい。   The peripheral portion 12 is provided around the vibrating portion 14. The peripheral portion 12 is provided along the outer edge of the vibration portion 14. The peripheral portion 12 is thinner than the vibrating portion 14.

振動部14は、平面視で、周辺部12に囲まれており、周辺部12よりも厚さが大きい。振動部14は、X軸に沿う辺とZ´軸に沿う辺とを有している。具体的には、振動部14は、平面視で、X軸方向を長辺とし、Z´軸方向を短辺とする矩形の形状を有している。振動部14は、第1部分15と、第2部分16と、を有している。   The vibration part 14 is surrounded by the peripheral part 12 in plan view and is thicker than the peripheral part 12. The vibration part 14 has a side along the X axis and a side along the Z ′ axis. Specifically, the vibration unit 14 has a rectangular shape with a long side in the X-axis direction and a short side in the Z′-axis direction in plan view. The vibration unit 14 includes a first portion 15 and a second portion 16.

振動部14の第1部分15は、第2部分16よりも厚さが大きい。図示の例では、第1部分15は、厚さt1を有する部分である。第1部分15は、平面視で、四角形の形状を有している。   The first portion 15 of the vibrating portion 14 is thicker than the second portion 16. In the illustrated example, the first portion 15 is a portion having a thickness t1. The first portion 15 has a quadrangular shape in plan view.

振動部14の第2部分16は、第1部分15よりも厚さが小さい。図示の例では、第2部分16は、厚さt2を有する部分である。第2部分16は、第1部分15の+X軸方向および−X軸方向に設けられている。すなわち、第1部分15は、X軸方向において第2部分16に挟まれている。上記のように、振動部14は、厚さの異なる2種類の部分15,16を有しており、振動片102は、2段型のメサ構造を有している。   The second portion 16 of the vibrating portion 14 is smaller in thickness than the first portion 15. In the illustrated example, the second portion 16 is a portion having a thickness t2. The second portion 16 is provided in the + X axis direction and the −X axis direction of the first portion 15. That is, the first portion 15 is sandwiched between the second portions 16 in the X-axis direction. As described above, the vibrating portion 14 includes the two types of portions 15 and 16 having different thicknesses, and the vibrating piece 102 has a two-stage mesa structure.

振動部14は、厚みすべり振動を主振動として振動することができる。振動部14が2段型のメサ構造であることによって、振動片102は、エネルギー閉じ込め効果を有することができる。なお、「厚みすべり振動」とは、水晶基板の変位方向が水晶基板の主面に平行(図示の例では水晶基板の変位方向がX軸方向)で、波の伝搬方向が板の厚さ方向の振動のことである。   The vibration unit 14 can vibrate with thickness shear vibration as the main vibration. Since the vibrating unit 14 has a two-stage mesa structure, the vibrating piece 102 can have an energy confinement effect. “Thickness shear vibration” means that the displacement direction of the quartz substrate is parallel to the main surface of the quartz substrate (in the example shown, the displacement direction of the quartz substrate is the X-axis direction), and the wave propagation direction is the thickness direction of the plate. It is the vibration of the.

振動部14は、周辺部12よりも+Y´軸方向に突出している第1凸部17と、周辺部12よりも−Y´軸方向に突出している第2凸部18と、を有している。例えば、凸部17,18の形状は、同じであり、凸部17,18の大きさは、同じである。凸部17,18は、第1部分15および第2部分16を含んで構成されている。   The vibration part 14 includes a first convex part 17 projecting in the + Y′-axis direction from the peripheral part 12, and a second convex part 18 projecting in the −Y′-axis direction from the peripheral part 12. Yes. For example, the convex portions 17 and 18 have the same shape, and the convex portions 17 and 18 have the same size. The convex portions 17 and 18 include the first portion 15 and the second portion 16.

第1凸部17の+X軸方向の側面17aおよび−X軸方向の側面17b、および第2凸部18の+X軸方向の側面18aおよび−X軸方向の側面18bには、例えば、図5に示すように、第1部分15の厚さと第2部分16の厚さとの差や第2部分16の厚さと周辺
部12との厚さとの差によって、2つの段差が設けられている。
The side surface 17a in the + X-axis direction and the side surface 17b in the −X-axis direction of the first convex portion 17 and the side surface 18a in the + X-axis direction and the side surface 18b in the −X-axis direction of the second convex portion 18 are illustrated in FIG. As shown, two steps are provided depending on the difference between the thickness of the first portion 15 and the thickness of the second portion 16 and the difference between the thickness of the second portion 16 and the thickness of the peripheral portion 12.

第1凸部17の+Z´軸方向の側面17cは、例えば、図4に示すように、X軸およびZ´軸を含む面に対して垂直な面である。第1凸部17の−Z´軸方向の側面17dは、例えば、X軸およびZ´軸を含む平面に対して、傾斜した面である。   For example, as illustrated in FIG. 4, the side surface 17 c of the first convex portion 17 in the + Z′-axis direction is a surface perpendicular to the surface including the X-axis and the Z′-axis. The side surface 17d in the −Z′-axis direction of the first convex portion 17 is a surface that is inclined with respect to a plane including the X-axis and the Z′-axis, for example.

第2凸部18の+Z´軸方向の側面18cは、例えば、図4に示すように、X軸およびZ´軸を含む平面に対して、傾斜した面である。第2凸部18の−Z´軸方向の側面18dは、X軸およびZ´軸を含む面に対して垂直な面である。   For example, as illustrated in FIG. 4, the side surface 18 c of the second convex portion 18 in the + Z′-axis direction is a surface that is inclined with respect to a plane including the X-axis and the Z′-axis. A side surface 18d in the −Z′-axis direction of the second convex portion 18 is a surface perpendicular to the surface including the X-axis and the Z′-axis.

第1凸部17の側面17dおよび第2凸部18の側面18cは、例えば、フッ酸を含む溶液をエッチング液としてATカット水晶基板をエッチング加工した場合に、水晶結晶のm面が露出することによって、X軸およびZ´軸を含む平面に対して、傾斜した面となる。なお、図示はしないが、水晶基板10の、側面17d,18c以外の−Z´方向の側面についても、水晶結晶のm面が露出することによって、X軸およびZ´軸を含む平面に対して、傾斜した面となっていてもよい。   The side surface 17d of the first convex portion 17 and the side surface 18c of the second convex portion 18 are such that, for example, when an AT-cut quartz substrate is etched using a solution containing hydrofluoric acid as an etching solution, the m-plane of the quartz crystal is exposed. Thus, the surface is inclined with respect to the plane including the X axis and the Z ′ axis. In addition, although not shown in figure, also about the side surface of -Z 'direction other than the side surfaces 17d and 18c of the quartz substrate 10, the m-plane of the quartz crystal is exposed, so that the plane including the X axis and the Z' axis is exposed. The surface may be inclined.

また、図7に示すように、側面17d,18cは、X軸およびZ´軸を含む平面に対して、垂直な面であってもよい。例えば、レーザーによってATカット水晶基板を加工したり、ドライエッチングによってATカット水晶基板をエッチング加工したりすることにより、側面17dおよび側面18cを、X軸およびZ´軸を含む平面に対して、垂直な面とすることができる。なお、便宜上、図2では、側面17d,18cは、X軸およびZ´軸を含む平面に対して、垂直な面である場合を図示している。   Further, as shown in FIG. 7, the side surfaces 17d and 18c may be surfaces that are perpendicular to the plane including the X axis and the Z ′ axis. For example, by processing the AT cut quartz substrate by laser or etching the AT cut quartz substrate by dry etching, the side surface 17d and the side surface 18c are perpendicular to the plane including the X axis and the Z ′ axis. It can be a good surface. For convenience, FIG. 2 illustrates the case where the side surfaces 17d and 18c are surfaces perpendicular to the plane including the X axis and the Z ′ axis.

第1励振電極20aおよび第2励振電極20bは、振動部14に平面視で重なるように設けられている。図示の例では、励振電極20a,20bは、さらに周辺部12にも設けられている。励振電極20a,20bの平面形状(Y´軸方向からみた形状)は、例えば、矩形である。振動部14は、平面視で、励振電極20a,20bの外縁の内側に設けられている。すなわち、平面視で、励振電極20a,20bの面積は、振動部14の面積よりも大きい。励振電極20a,20bは、振動部14に電圧を印加するための電極である。   The 1st excitation electrode 20a and the 2nd excitation electrode 20b are provided so that it may overlap with the vibration part 14 by planar view. In the illustrated example, the excitation electrodes 20 a and 20 b are further provided in the peripheral portion 12. The planar shape (shape seen from the Y′-axis direction) of the excitation electrodes 20a and 20b is, for example, a rectangle. The vibration part 14 is provided inside the outer edges of the excitation electrodes 20a and 20b in plan view. That is, the area of the excitation electrodes 20 a and 20 b is larger than the area of the vibration part 14 in plan view. The excitation electrodes 20 a and 20 b are electrodes for applying a voltage to the vibration unit 14.

第1励振電極20aは、第1引出電極22aを介して、第1電極パッド24aと接続されている。第2励振電極20bは、第2引出電極22bを介して、第2電極パッド24bと接続されている。電極パッド24a,24bは、周辺部12の+X軸方向側に設けられている。   The first excitation electrode 20a is connected to the first electrode pad 24a via the first extraction electrode 22a. The second excitation electrode 20b is connected to the second electrode pad 24b through the second extraction electrode 22b. The electrode pads 24 a and 24 b are provided on the + X axis direction side of the peripheral portion 12.

図8は、第1励振電極20aを模式的に示す断面図である。第1励振電極20aは、図8に示すように、下地層(第1層)21aと、上層(第2層)21bと、を有している。   FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing the first excitation electrode 20a. As shown in FIG. 8, the first excitation electrode 20a includes a base layer (first layer) 21a and an upper layer (second layer) 21b.

下地層21aは、水晶基板10上に形成されている。下地層21aは、例えば、水晶基板10に対して密着性を有する材料で形成されている。下地層21aの材質は、例えば、Ti(チタン)、V(バナジウム)、Cr(クロム)、Nb(ニオブ)、Ta(タンタル)、Hf(ハフニウム)、Mo(モリブデン)、Ni(ニッケル)、Zr(ジルコニウム)、Ag(銀)、Al(アルミニウム)等である。また、下地層21aの材質は、例えば、これらの金属のいずれか1種を主成分とする合金であってもよい。下地層21aの材質がこれらの金属を主成分とする合金である場合、副成分は、例えば、主成分以外の金属や、非金属(例えば、Si(ケイ素)、C(炭素)、B(ホウ素)等)である。下地層21aの厚さは、例えば、3nm以上300nm以下である。   The foundation layer 21 a is formed on the quartz substrate 10. The underlayer 21a is formed of, for example, a material having adhesion to the quartz substrate 10. The material of the underlayer 21a is, for example, Ti (titanium), V (vanadium), Cr (chromium), Nb (niobium), Ta (tantalum), Hf (hafnium), Mo (molybdenum), Ni (nickel), Zr (Zirconium), Ag (silver), Al (aluminum) and the like. Further, the material of the base layer 21a may be, for example, an alloy whose main component is any one of these metals. When the material of the foundation layer 21a is an alloy containing these metals as main components, the subcomponents include, for example, metals other than the main components, non-metals (for example, Si (silicon), C (carbon), B (boron). ) Etc.). The thickness of the foundation layer 21a is, for example, not less than 3 nm and not more than 300 nm.

上層21bは、下地層21a上に形成されている。上層21bは、例えば、電気伝導性が高い材料で形成されている。具体的には、上層21bの材質は、例えば、Au(金)、Pt(白金)等の貴金属元素である。また、上層21bの材質は、例えば、これらの金属のいずれか1種を主成分とする合金であってもよい。上層21bの材質がこれらの金属を主成分とする合金である場合、副成分は、例えば、主成分以外の金属や、非金属(例えば、Si(ケイ素)、C(炭素)、B(ホウ素)等)である。上層21bの厚さは、例えば、10nm以上1000nm以下である。   The upper layer 21b is formed on the base layer 21a. The upper layer 21b is made of, for example, a material having high electrical conductivity. Specifically, the material of the upper layer 21b is a noble metal element such as Au (gold) or Pt (platinum). Moreover, the material of the upper layer 21b may be, for example, an alloy containing any one of these metals as a main component. When the material of the upper layer 21b is an alloy containing these metals as a main component, the subcomponent is, for example, a metal other than the main component, a nonmetal (for example, Si (silicon), C (carbon), B (boron)) Etc.). The thickness of the upper layer 21b is, for example, not less than 10 nm and not more than 1000 nm.

第2励振電極20b、引出電極22a,22b、および電極パッド24a,24bは、上述した第1励振電極20aと同じ構造を有している。すなわち、第2励振電極20b、引出電極22a,22b、および電極パッド24a,24bは、下地層21aおよび上層21bを有している。   The second excitation electrode 20b, the extraction electrodes 22a and 22b, and the electrode pads 24a and 24b have the same structure as the first excitation electrode 20a described above. That is, the second excitation electrode 20b, the extraction electrodes 22a and 22b, and the electrode pads 24a and 24b have a base layer 21a and an upper layer 21b.

なお、上記では、平面視で、励振電極20a,20bの面積は、振動部14の面積よりも大きい例について説明したが、平面視で励振電極20a,20bの面積は、振動部14の面積よりも小さくてもよい。この場合、励振電極20a,20bは、平面視で、振動部14の外縁の内側に設けられている。   In the above description, the example in which the area of the excitation electrodes 20a and 20b is larger than the area of the vibration part 14 in plan view has been described. However, the area of the excitation electrodes 20a and 20b in plan view is larger than the area of the vibration part 14. May be small. In this case, the excitation electrodes 20a and 20b are provided inside the outer edge of the vibration unit 14 in plan view.

また、上記では、振動部14が厚さの異なる2種類の部分15,16を有する2段型のメサ構造について説明したが、振動片102のメサ構造の段数は、特に限定されない。例えば振動片102は、振動部が厚さの異なる3種類の部分を有する3段型のメサ構造であってもよいし、振動部が厚さの異なる部分を有していない1段型のメサ構造であってもよい。また、振動片102は、メサ型に限定されず、例えば、水晶基板10が均一な厚さであってもよいし、ベベル構造や、コンベックス構造であってもよい。   In the above description, the two-stage mesa structure in which the vibration unit 14 has two types of portions 15 and 16 having different thicknesses has been described. However, the number of steps of the mesa structure of the resonator element 102 is not particularly limited. For example, the resonator element 102 may have a three-stage mesa structure in which the vibration part has three types of parts having different thicknesses, or a single-stage type mesa in which the vibration part does not have parts having different thicknesses. It may be a structure. The vibrating piece 102 is not limited to a mesa type, and for example, the quartz substrate 10 may have a uniform thickness, a bevel structure, or a convex structure.

また、上記では、第1凸部17の側面17c,17d、および第2凸部18の側面18c,18dには、第1部分15の厚さと第2部分16の厚さとの差による段差が設けられていない例について説明したが、振動片102は、側面17c,17d,18c,18dに段差が設けられていてもよい。   In the above description, the side surfaces 17c and 17d of the first convex portion 17 and the side surfaces 18c and 18d of the second convex portion 18 are provided with a step due to the difference between the thickness of the first portion 15 and the thickness of the second portion 16. Although an example in which the vibration piece 102 is not described has been described, the resonator element 102 may be provided with steps on the side surfaces 17c, 17d, 18c, and 18d.

また、上記では、周辺部12よりも+Y´軸方向に突出している第1凸部17と、周辺部12よりも−Y´軸方向に突出している第2凸部18と、を有している例について説明したが、振動片102は、いずれか一方の凸部のみを有していてもよい。   Moreover, in the above, it has the 1st convex part 17 which protrudes in the + Y'-axis direction from the peripheral part 12, and the 2nd convex part 18 which protrudes in the -Y'-axis direction rather than the peripheral part 12. However, the resonator element 102 may have only one of the convex portions.

(2)パッケージ
パッケージ110は、図1(A)および図1(B)に示すように、上面に開放する凹部111を有する箱状のベース(基板)112と、凹部111の開口を塞ぐようにベース112に接合されている板状のリッド114と、を有している。なお、図1(B)では、便宜上、リッド114およびシールリング113の図示を省略している。
(2) Package As shown in FIGS. 1 (A) and 1 (B), the package 110 covers a box-shaped base (substrate) 112 having a recess 111 opened on the upper surface and an opening of the recess 111. And a plate-like lid 114 joined to the base 112. In FIG. 1B, the lid 114 and the seal ring 113 are not shown for convenience.

このようなパッケージ110は、凹部111がリッド114にて塞がれることにより形成された収納空間を有しており、該収納空間に、振動片102が気密的に収納、設置されている。すなわち、パッケージ110には、振動片102が収容されている。   Such a package 110 has a storage space formed by closing the recess 111 with a lid 114, and the vibrating piece 102 is stored and installed in the storage space in an airtight manner. That is, the resonator element 102 is accommodated in the package 110.

なお、振動片102が収容される収納空間(凹部111)内は、例えば、減圧状態(真空状態)となっていてもよいし、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入されていてもよい。これにより、振動片102の振動特性が向上する。   The storage space (recess 111) in which the resonator element 102 is stored may be in a reduced pressure state (vacuum state), or may be filled with an inert gas such as nitrogen, helium, or argon. Good. Thereby, the vibration characteristics of the resonator element 102 are improved.

ベース112の材質は、例えば、酸化アルミニウム等の各種セラミックスである。リッド114の材質は、例えば、ベース112の材質と線膨張係数が近似する材質である。具
体的には、ベース112の材質がセラミックスである場合には、リッド114の材質は、コバール等の合金である。
The material of the base 112 is, for example, various ceramics such as aluminum oxide. The material of the lid 114 is, for example, a material whose linear expansion coefficient approximates that of the base 112. Specifically, when the material of the base 112 is ceramics, the material of the lid 114 is an alloy such as Kovar.

パッケージ110の凹部111の底面には、第1接続端子130および第2接続端子132が設けられている。第1接続端子130は、振動片102の第1電極パッド24aと対向して設けられている。第2接続端子132は、振動片102の第2電極パッド24bと対向して設けられている。接続端子130,132は、導電性固定部材(接合材)134を介して、それぞれ電極パッド24a,24bと電気的に接続されている。   A first connection terminal 130 and a second connection terminal 132 are provided on the bottom surface of the recess 111 of the package 110. The first connection terminal 130 is provided to face the first electrode pad 24 a of the resonator element 102. The second connection terminal 132 is provided to face the second electrode pad 24 b of the vibrating piece 102. The connection terminals 130 and 132 are electrically connected to the electrode pads 24a and 24b via conductive fixing members (bonding materials) 134, respectively.

パッケージ110の底面には、第1外部端子140および第2外部端子142が設けられている。第1外部端子140は、例えば平面視で、第1接続端子130と重なる位置に設けられている。第2外部端子142は、例えば平面視で、第2接続端子132と重なる位置に設けられている。第1外部端子140は、図示しないビアを介して、第1接続端子130と電気的に接続されている。第2外部端子142は、図示しないビアを介して、第2接続端子132と電気的に接続されている。   A first external terminal 140 and a second external terminal 142 are provided on the bottom surface of the package 110. The first external terminal 140 is provided at a position overlapping the first connection terminal 130 in a plan view, for example. The second external terminal 142 is provided, for example, at a position overlapping the second connection terminal 132 in plan view. The first external terminal 140 is electrically connected to the first connection terminal 130 through a via (not shown). The second external terminal 142 is electrically connected to the second connection terminal 132 through a via (not shown).

接続端子130,132および外部端子140,142としては、例えば、Cr(クロム)、W(タングステン)などのメタライズ層(下地層)に、Ni(ニッケル)、Au(金)、Ag(銀)、Cu(銅)などの各被膜を積層した金属被膜を用いる。導電性固定部材134としては、例えば、半田、銀ペースト、導電性接着剤(樹脂材料中に金属粒子(例えばAg粒子)などの導電性フィラーを分散させた接着剤)などを用いる。導電性固定部材134として用いられる導電性接着剤としては、例えば、シリコーン系の導電性接着剤を用いることができる。   As the connection terminals 130 and 132 and the external terminals 140 and 142, for example, Ni (nickel), Au (gold), Ag (silver), metallization layer (underlayer) such as Cr (chrome), W (tungsten), etc. A metal film in which respective films such as Cu (copper) are laminated is used. As the conductive fixing member 134, for example, solder, silver paste, a conductive adhesive (an adhesive in which a conductive filler such as metal particles (for example, Ag particles) is dispersed in a resin material) or the like is used. As the conductive adhesive used as the conductive fixing member 134, for example, a silicone-based conductive adhesive can be used.

2. 振動子の製造方法
次に、本実施形態に係る振動子の製造方法について説明する。図9は、本実施形態に係る振動子の製造方法の一例を示すフローチャートである。図10は、本実施形態に係る振動子の製造工程を模式的に示す断面図である。
2. Next, a method for manufacturing a vibrator according to the present embodiment will be described. FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of a method for manufacturing a vibrator according to the present embodiment. FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing the manufacturing process of the vibrator according to this embodiment.

まず、図10に示すように、振動片102を、ベース112に搭載する(振動片搭載工程S1)。   First, as shown in FIG. 10, the vibrating piece 102 is mounted on the base 112 (vibrating piece mounting step S <b> 1).

具体的には、導電性接着剤(接合材)134aを用いて、振動片102をベース112に設けられた接続端子130,132上に固定する。   Specifically, the vibrating piece 102 is fixed on the connection terminals 130 and 132 provided on the base 112 using a conductive adhesive (bonding material) 134 a.

その後、所定の温度(180℃程度)の温度雰囲気中で導電性接着剤134aを乾燥させることにより、導電性接着剤134aの溶剤を気化させる。   Then, the solvent of the conductive adhesive 134a is vaporized by drying the conductive adhesive 134a in a temperature atmosphere of a predetermined temperature (about 180 ° C.).

次に、導電性接着剤134aを加熱処理する(第1アニール工程S2)。   Next, the conductive adhesive 134a is heat-treated (first annealing step S2).

例えば、振動片102が搭載されたベース112をアニール炉(図示せず)内に導入し、導電性接着剤134aに対して、200℃〜300℃程度のピーク加熱温度によりアニールを行う。第1アニール工程S2では、例えば、ピーク加熱温度での2時間の加熱を含んだ4時間のアニールを行う。第1アニール工程S2において、導電性接着剤134aを硬化させて導電性固定部材134を形成することができる。   For example, the base 112 on which the resonator element 102 is mounted is introduced into an annealing furnace (not shown), and the conductive adhesive 134a is annealed at a peak heating temperature of about 200 ° C. to 300 ° C. In the first annealing step S2, for example, annealing for 4 hours including heating for 2 hours at the peak heating temperature is performed. In the first annealing step S2, the conductive fixing member 134 can be formed by curing the conductive adhesive 134a.

ここで、第1アニール工程S2において、真空雰囲気でアニールを行ってもよい。真空雰囲気でアニールを行うことにより、励振電極20a,20bの酸化の程度を低減させることができる。これにより、エージング特性の悪化を抑制することができる。このことは、後述する第2アニール工程S4および第3アニール工程S6においても同様である。   Here, in the first annealing step S2, annealing may be performed in a vacuum atmosphere. By performing annealing in a vacuum atmosphere, the degree of oxidation of the excitation electrodes 20a and 20b can be reduced. Thereby, deterioration of an aging characteristic can be suppressed. The same applies to the second annealing step S4 and the third annealing step S6 described later.

次に、所定の温度まで、振動片102および導電性固定部材134を冷却し、アニール炉を開放して換気する(換気工程S3)。   Next, the vibrating piece 102 and the conductive fixing member 134 are cooled to a predetermined temperature, and the annealing furnace is opened and ventilated (ventilation step S3).

次に、導電性固定部材134および振動片102を加熱処理する(第2アニール工程S4)。   Next, the conductive fixing member 134 and the vibrating piece 102 are heated (second annealing step S4).

例えば、振動片102が搭載されたベース112をアニール炉内に導入し、振動片102および導電性固定部材134に対して加熱処理を行う。第2アニール工程S4において、第1アニール工程S2では十分に除去できなかった導電性固定部材134中のアウトガス成分の排出と、振動片102に付着したアウトガス成分の除去と、を行うとともに、第1アニール工程S2では完全に解消させることができなかった振動片102の応力歪みを低減させることができる。第2アニール工程S4におけるアニール条件については後述する。   For example, the base 112 on which the vibrating piece 102 is mounted is introduced into an annealing furnace, and the vibrating piece 102 and the conductive fixing member 134 are heated. In the second annealing step S4, the outgas component in the conductive fixing member 134 that could not be sufficiently removed in the first annealing step S2 is removed, and the outgas component adhering to the vibrating piece 102 is removed. It is possible to reduce the stress distortion of the resonator element 102 that could not be completely eliminated in the annealing step S2. The annealing conditions in the second annealing step S4 will be described later.

次に、振動片102(振動子100)の周波数調整を行う(周波数調整工程S5)。   Next, the frequency of the resonator element 102 (vibrator 100) is adjusted (frequency adjustment step S5).

例えば、図示はしないが、測定装置のプローブを励振電極20a,20bに電気的に接続された外部端子140,142や、モニター電極(図示せず)等に当接させることにより、振動片102を励振させ、出力される周波数を測定する。そして、測定された周波数と、所望の周波数と、の間に周波数差がある場合には、イオンレーザー等を照射して励振電極20a,20bの一部をエッチング(イオンミリング)して質量を減少させることで周波数調整を行う。   For example, although not shown, the vibrating element 102 is brought into contact with the external terminals 140 and 142 electrically connected to the excitation electrodes 20a and 20b, monitor electrodes (not shown), etc. Excited and measured output frequency. If there is a frequency difference between the measured frequency and a desired frequency, the mass is reduced by irradiating an ion laser or the like to etch part of the excitation electrodes 20a and 20b (ion milling). To adjust the frequency.

次に、導電性固定部材134および振動片102を加熱処理する(第3アニール工程S6)。   Next, the conductive fixing member 134 and the vibrating piece 102 are heated (third annealing step S6).

例えば、振動片102が搭載されたベース112をアニール炉内に導入し、振動片102および導電性固定部材134に対して加熱処理を行う。第3アニール工程S6によって、第1アニール工程S2および第2アニール工程S4によっては十分に除去できなかった導電性固定部材134中のアウトガス成分の排出と、振動片102に付着したアウトガス成分の除去と、を行うとともに、第1アニール工程S2および第2アニール工程S4では、完全に解消させることができなかった振動片102の応力歪みを低減させることができる。さらに、周波数調整工程S5で新たに加わった振動片102の応力歪みを低減させることができる。第3アニール工程S6におけるアニール条件については後述する。   For example, the base 112 on which the vibrating piece 102 is mounted is introduced into an annealing furnace, and the vibrating piece 102 and the conductive fixing member 134 are heated. By the third annealing step S6, the discharge of the outgas component in the conductive fixing member 134 that could not be sufficiently removed by the first annealing step S2 and the second annealing step S4, and the removal of the outgas component attached to the vibrating piece 102, In addition, in the first annealing step S2 and the second annealing step S4, the stress strain of the resonator element 102 that could not be completely eliminated can be reduced. Furthermore, the stress distortion of the resonator element 102 newly added in the frequency adjustment step S5 can be reduced. The annealing conditions in the third annealing step S6 will be described later.

次に、図1(A)に示すように、ベース112にリッド114を接合して、ベース112の凹部111を封止する(封止工程S7)。これにより、パッケージ110の収納空間(凹部111)に振動片102を収容することができる。ベース112とリッド114の接合は、ベース112上にシールリング113を設け、シールリング113上にリッド114を載置して、例えば抵抗溶接機を用いて、ベース112にシールリング113を溶接することによって行われる。なお、ベース112とリッド114の接合は、特に限定されず、接着剤を用いて行われてもよいし、シーム溶接によって行われてもよい。   Next, as shown in FIG. 1A, a lid 114 is joined to the base 112 to seal the recess 111 of the base 112 (sealing step S7). Thereby, the resonator element 102 can be accommodated in the accommodation space (recess 111) of the package 110. The base 112 and the lid 114 are joined by providing the seal ring 113 on the base 112, placing the lid 114 on the seal ring 113, and welding the seal ring 113 to the base 112 using, for example, a resistance welding machine. Is done by. The joining of the base 112 and the lid 114 is not particularly limited, and may be performed using an adhesive or may be performed by seam welding.

次に、振動子100の特性を検査する(検査工程S8)。   Next, the characteristics of the vibrator 100 are inspected (inspection step S8).

例えば、図示はしないが、測定装置のプローブを励振電極20a,20bに電気的に接続された外部端子140,142や、モニター電極(図示せず)等に当接させることにより、振動子100の特性(DLD(Drive Level Dependence)特性等)を測定する。   For example, although not shown, the probe of the measuring device is brought into contact with the external terminals 140 and 142 electrically connected to the excitation electrodes 20a and 20b, the monitor electrode (not shown), etc. Characteristics (DLD (Drive Level Dependence) characteristics, etc.) are measured.

以上の工程により、振動子100を製造することができる。   Through the above steps, the vibrator 100 can be manufactured.

次に、第2アニール工程S4および第3アニール工程S6のアニール条件について説明する。   Next, the annealing conditions of the second annealing step S4 and the third annealing step S6 will be described.

第3アニール工程S6におけるアニール温度(以下「第3アニール温度」ともいう)は、第2アニール工程S4におけるアニール温度(以下「第2アニール温度」ともいう)よりも低い。第2アニール温度と第3アニール温度との差は、15℃以上であり、より望ましくは30℃以上である。   The annealing temperature in the third annealing step S6 (hereinafter also referred to as “third annealing temperature”) is lower than the annealing temperature in the second annealing step S4 (hereinafter also referred to as “second annealing temperature”). The difference between the second annealing temperature and the third annealing temperature is 15 ° C. or higher, and more desirably 30 ° C. or higher.

また、第2アニール温度は、例えば、320℃以下である。また、第3アニール温度は、例えば、200℃以上であり、より望ましくは230℃以上である。   The second annealing temperature is, for example, 320 ° C. or lower. The third annealing temperature is, for example, 200 ° C. or higher, and more desirably 230 ° C. or higher.

すなわち、例えば、第2アニール温度と第3アニール温度との差が15℃以上であり、第3アニール温度が200℃以上である場合、上記条件を満たす第2アニール温度は、215℃以上320℃以下の範囲である。   That is, for example, when the difference between the second annealing temperature and the third annealing temperature is 15 ° C. or more and the third annealing temperature is 200 ° C. or more, the second annealing temperature that satisfies the above condition is 215 ° C. or more and 320 ° C. The range is as follows.

また、例えば、第2アニール温度と第3アニール温度との差が15℃以上であり、第3アニール温度が230℃以上である場合、上記条件を満たす第2アニール温度は、245℃以上320℃以下の範囲である。また、例えば、第2アニール温度と第3アニール温度との差が30℃以上であり、第3アニール温度が200℃以上である場合、上記条件を満たす第2アニール温度は、230℃以上320℃以下の範囲である。また、例えば、第2アニール温度と第3アニール温度との差が30℃以上であり、第3アニール温度が230℃以上である場合、上記条件を満たす第2アニール温度は、260℃以上320℃以下の範囲である。   Further, for example, when the difference between the second annealing temperature and the third annealing temperature is 15 ° C. or higher and the third annealing temperature is 230 ° C. or higher, the second annealing temperature satisfying the above condition is 245 ° C. or higher and 320 ° C. The range is as follows. For example, when the difference between the second annealing temperature and the third annealing temperature is 30 ° C. or higher and the third annealing temperature is 200 ° C. or higher, the second annealing temperature satisfying the above condition is 230 ° C. or higher and 320 ° C. The range is as follows. For example, when the difference between the second annealing temperature and the third annealing temperature is 30 ° C. or more and the third annealing temperature is 230 ° C. or more, the second annealing temperature satisfying the above condition is 260 ° C. or more and 320 ° C. The range is as follows.

また、第2アニール工程S4および第3アニール工程S6におけるアニール時間は、例えば、1時間以上10時間以下である。第2アニール工程S4および第3アニール工程S6におけるアニール時間は、例えば、2時間である。なお、第2アニール工程S4におけるアニール時間と第3アニール工程S6におけるアニール時間は同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、第2アニール工程S4における真空度および第3アニール工程S6における真空度は、例えば、10−5Pa以上10−1Pa以下である。 The annealing time in the second annealing step S4 and the third annealing step S6 is, for example, 1 hour or more and 10 hours or less. The annealing time in the second annealing step S4 and the third annealing step S6 is, for example, 2 hours. The annealing time in the second annealing step S4 and the annealing time in the third annealing step S6 may be the same or different. The degree of vacuum in the second annealing step S4 and the degree of vacuum in the third annealing step S6 are, for example, 10 −5 Pa or more and 10 −1 Pa or less.

図11は、アニール工程S4,S6におけるアニール炉内の温度変化の一例を示すグラフである。図11に示すように、アニール工程S4,S6では、まず、設定された温度(アニール温度)よりも高い温度までアニール炉内の温度を上昇させた後に、アニール炉内の温度を所定時間、一定に保つ。その後、アニール炉内を、所定の温度(例えば室温)まで冷却する。ここでは、アニール炉内の温度が一定に保たれる温度をアニール温度といい、アニール温度に保たれる時間をアニール時間という。   FIG. 11 is a graph showing an example of a temperature change in the annealing furnace in the annealing steps S4 and S6. As shown in FIG. 11, in annealing steps S4 and S6, first, the temperature in the annealing furnace is raised to a temperature higher than the set temperature (annealing temperature), and then the temperature in the annealing furnace is kept constant for a predetermined time. Keep on. Thereafter, the inside of the annealing furnace is cooled to a predetermined temperature (for example, room temperature). Here, the temperature at which the temperature in the annealing furnace is kept constant is referred to as annealing temperature, and the time during which the temperature is maintained at annealing temperature is referred to as annealing time.

本実施形態に係る振動子100の製造方法は、例えば、以下の特徴を有する。   The method for manufacturing the vibrator 100 according to the present embodiment has the following features, for example.

本実施形態に係る振動子100の製造方法では、第3アニール工程S6におけるアニール温度は、第2アニール工程S4におけるアニール温度よりも低い。これにより、第3アニール工程S6において、励振電極20a,20bの下地層21aを構成する材料の拡散を低減させることができ、当該材料の酸化や水酸化等による質量の変化を低減させることができる。したがって、第3アニール工程S6における振動子100の周波数の変動を低減させることができる。以下、この効果について詳細に説明する。   In the method for manufacturing the vibrator 100 according to the present embodiment, the annealing temperature in the third annealing step S6 is lower than the annealing temperature in the second annealing step S4. Thereby, in 3rd annealing process S6, the spreading | diffusion of the material which comprises the base layer 21a of the excitation electrodes 20a and 20b can be reduced, and the change of the mass by the oxidation of this material, hydroxylation, etc. can be reduced. . Therefore, the variation in the frequency of the vibrator 100 in the third annealing step S6 can be reduced. Hereinafter, this effect will be described in detail.

図12は、本実施形態に係る振動子100の各製造工程における第1励振電極20aの状態を模式的に示す断面図である。なお、図12(A)は、初期状態における第1励振電極20aの状態を表している。図12(B)は、第2アニール工程S4における第1励振電極20aの状態を表している。図12(C)は、周波数調整工程S5における第1励振電極20aの状態を表している。図12(D)は、第3アニール工程S6における第1励振電極20aの状態を表している。以下では、第1励振電極20aが、下地層21aがクロムで構成され、上層21bが金で構成されている場合について説明する。   FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing the state of the first excitation electrode 20a in each manufacturing process of the vibrator 100 according to the present embodiment. FIG. 12A shows the state of the first excitation electrode 20a in the initial state. FIG. 12B shows the state of the first excitation electrode 20a in the second annealing step S4. FIG. 12C shows the state of the first excitation electrode 20a in the frequency adjustment step S5. FIG. 12D shows the state of the first excitation electrode 20a in the third annealing step S6. In the following, a case will be described in which the first excitation electrode 20a has the base layer 21a made of chromium and the upper layer 21b made of gold.

図12(A)に示すように、第1励振電極20aは、水晶基板10側から下地層21a、上層21bの順で積層されて形成されている。   As shown in FIG. 12A, the first excitation electrode 20a is formed by laminating the base layer 21a and the upper layer 21b in this order from the quartz substrate 10 side.

図12(B)に示すように、第2アニール工程S4では、熱により下地層21aを構成するクロムが上層21b中を拡散して上層21bの表面に酸化クロム層21cが形成される。そのため、酸素の分だけ振動片の質量が増加する。   As shown in FIG. 12B, in the second annealing step S4, chromium constituting the underlayer 21a is diffused in the upper layer 21b by heat, and a chromium oxide layer 21c is formed on the surface of the upper layer 21b. Therefore, the mass of the vibrating piece increases by the amount of oxygen.

図12(C)に示すように、周波数調整工程S5では、イオンレーザー等を照射するイオンミリングにより、酸化クロム層21c、および上層21bの一部が除去されて、振動子の周波数が調整される。   As shown in FIG. 12C, in the frequency adjustment step S5, the chromium oxide layer 21c and a part of the upper layer 21b are removed by ion milling that irradiates an ion laser or the like, and the frequency of the vibrator is adjusted. .

ここで、第3アニール工程S6におけるアニール温度は、第2アニール工程S4におけるアニール温度よりも低いため、図12(D)に示すように、第3アニール工程S6では、下地層21aを構成するクロムの拡散を低減させることができ、クロムの酸化や水酸化による質量の変化を低減させることができる。したがって、第3アニール工程S6における振動子の周波数の変動を低減させることができる。   Here, since the annealing temperature in the third annealing step S6 is lower than the annealing temperature in the second annealing step S4, as shown in FIG. 12D, in the third annealing step S6, chromium constituting the underlayer 21a is formed. Diffusion can be reduced, and changes in mass due to chromium oxidation or hydroxylation can be reduced. Therefore, fluctuations in the frequency of the vibrator in the third annealing step S6 can be reduced.

このように、本実施形態に係る振動子100の製造方法では、下地層21aを構成する材料の酸化や水酸化等による質量の変化を低減させて振動子100の周波数の変動を低減させることができる。そのため、本実施形態に係る振動子100の製造方法は、特に、質量の変化に対する感度が高い、30MHz以上の高周波の振動子に有効である。   As described above, in the method for manufacturing the vibrator 100 according to the present embodiment, it is possible to reduce the change in the frequency of the vibrator 100 by reducing the change in mass due to oxidation or water oxidation of the material constituting the base layer 21a. it can. Therefore, the method for manufacturing the vibrator 100 according to the present embodiment is particularly effective for a vibrator having a high frequency of 30 MHz or more, which is highly sensitive to a change in mass.

本実施形態に係る振動子100の製造方法では、第2アニール工程S4におけるアニール温度と第3アニール工程S6におけるアニール温度との差は、15℃以上である。これにより、周波数調整工程S5の前後での振動子100の周波数の変動を低減させることができる。さらに、第2アニール工程S4におけるアニール温度と第3アニール工程S6におけるアニール温度との差は、30℃以上であってもよい。これにより、周波数調整工程S5の前後での振動子100の周波数の変動を、より低減させることができる(後述する「3.2.第2実験例」参照)。   In the method for manufacturing the vibrator 100 according to the present embodiment, the difference between the annealing temperature in the second annealing step S4 and the annealing temperature in the third annealing step S6 is 15 ° C. or more. Thereby, the fluctuation | variation of the frequency of the vibrator | oscillator 100 before and after frequency adjustment process S5 can be reduced. Further, the difference between the annealing temperature in the second annealing step S4 and the annealing temperature in the third annealing step S6 may be 30 ° C. or higher. Thereby, the fluctuation | variation of the frequency of the vibrator | oscillator 100 before and behind frequency adjustment process S5 can be reduced more (refer "3.2. 2nd experiment example" mentioned later).

本実施形態に係る振動子100の製造方法では、第2アニール工程S4におけるアニール温度は、320℃以下である。これにより、導電性固定部材134の状態変化を抑制することができる(後述する「3.3.第3実験例」参照)。   In the method for manufacturing the vibrator 100 according to the present embodiment, the annealing temperature in the second annealing step S4 is 320 ° C. or lower. Thereby, the state change of the conductive fixing member 134 can be suppressed (see “3.3. Third Experimental Example” described later).

本実施形態に係る振動子100の製造方法では、第3アニール工程S6におけるアニール温度は、200℃以上である。これにより、優れたエージング特性を有する振動子を得ることができる。さらに、第3アニール工程S6におけるアニール温度は、230℃以上である。これにより、より優れたエージング特性を有する振動子を得ることができる(後述する「3.1.第1実験例」参照)。   In the method for manufacturing the vibrator 100 according to the present embodiment, the annealing temperature in the third annealing step S6 is 200 ° C. or higher. Thereby, a vibrator having excellent aging characteristics can be obtained. Furthermore, the annealing temperature in the third annealing step S6 is 230 ° C. or higher. Thereby, a vibrator having better aging characteristics can be obtained (see “3.1. First Experimental Example” described later).

よって、本実施形態に係る振動子100の製造方法によれば、周波数のばらつきを低減させることができ、かつ、優れたエージング特性を有する振動子を製造することができる
Therefore, according to the method for manufacturing the vibrator 100 according to the present embodiment, it is possible to reduce the frequency variation and manufacture a vibrator having excellent aging characteristics.

3. 実験例
以下に実験例を示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実験例によってなんら限定されるものではない。
3. Experimental Example An experimental example is shown below to describe the present invention more specifically. The present invention is not limited by the following experimental examples.

3.1. 第1実験例
上述した振動子100の製造方法において、第3アニール工程S6のアニール温度と、エージング特性と、の関係を調べる実験を行った。
3.1. First Experimental Example In the method for manufacturing the vibrator 100 described above, an experiment was conducted to examine the relationship between the annealing temperature in the third annealing step S6 and the aging characteristics.

具体的には、上述した振動子100の製造方法において、第3アニール工程S6におけるアニール温度が、170℃の場合、200℃の場合、230℃の場合、260℃の場合について、それぞれ振動子を製造し、エージング特性を測定した。   Specifically, in the method for manufacturing the vibrator 100 described above, the vibrator is respectively used in the third annealing step S6 when the annealing temperature is 170 ° C., 200 ° C., 230 ° C., and 260 ° C. Manufactured and measured for aging characteristics.

なお、第3アニール工程S6におけるアニール温度以外の製造条件は、同じとした。具体的には、励振電極20a,20bは、下地層21aをクロムとし、上層21bを金とした。また、第3アニール工程S6におけるアニール時間は、2時間とした。また、振動片は窒素雰囲気で封止した。振動子はATカット型の振動子とし、発振周波数は38.4MHzとした。   The manufacturing conditions other than the annealing temperature in the third annealing step S6 were the same. Specifically, in the excitation electrodes 20a and 20b, the base layer 21a is made of chromium, and the upper layer 21b is made of gold. The annealing time in the third annealing step S6 was 2 hours. The vibrating piece was sealed in a nitrogen atmosphere. The vibrator was an AT cut type vibrator, and the oscillation frequency was 38.4 MHz.

このようにして製造した各振動子について、125℃で1000時間経過後の周波数の変化量を測定した。   The frequency change after 1000 hours at 125 ° C. was measured for each vibrator manufactured in this manner.

図13は、第3アニール工程S6におけるアニール温度と、振動子の周波数の経時変化量と、の関係を示すグラフである。図13に示すグラフの各点は、同じ条件で製造された300個の振動子のなかから抜き取られた30個の振動子の周波数変化量の平均値を表している。   FIG. 13 is a graph showing the relationship between the annealing temperature in the third annealing step S6 and the amount of change in the frequency of the vibrator over time. Each point in the graph shown in FIG. 13 represents an average value of the frequency change amounts of 30 vibrators extracted from 300 vibrators manufactured under the same conditions.

図13に示すように、第3アニール工程S6におけるアニール温度が200℃以上では周波数変化量が−3.1ppm以下となり良好なエージング特性が得られることがわかった。また、第3アニール工程S6におけるアニール温度が230℃では周波数変化率が−2.5ppm以下となり、より良好なエージング特性が得られることがわかった。   As shown in FIG. 13, it was found that when the annealing temperature in the third annealing step S6 was 200 ° C. or higher, the frequency change amount was −3.1 ppm or lower, and good aging characteristics were obtained. It was also found that when the annealing temperature in the third annealing step S6 was 230 ° C., the frequency change rate was −2.5 ppm or less, and better aging characteristics were obtained.

3.2. 第2実験例
上述した振動子100の製造方法において、第2アニール工程S4におけるアニール温度と第3アニール工程S6におけるアニール温度との差と、第3アニール工程S6の前後での周波数変動量と、の関係を調べる実験を行った。
3.2. Second Experimental Example In the method of manufacturing the vibrator 100 described above, the difference between the annealing temperature in the second annealing step S4 and the annealing temperature in the third annealing step S6, the amount of frequency fluctuation before and after the third annealing step S6, An experiment was conducted to investigate the relationship.

具体的には、第2アニール工程S4におけるアニール温度を290℃とし、第3アニール工程S6におけるアニール温度を260℃(温度差−30℃)とした場合、275℃(温度差−15℃)とした場合、290℃(温度差0℃)とした場合について、それぞれ振動子を作製し、第3アニール工程S6の前後での周波数変動量を測定した。   Specifically, when the annealing temperature in the second annealing step S4 is 290 ° C. and the annealing temperature in the third annealing step S6 is 260 ° C. (temperature difference −30 ° C.), it is 275 ° C. (temperature difference −15 ° C.). In this case, for each case where the temperature was 290 ° C. (temperature difference 0 ° C.), the respective vibrators were produced, and the amount of frequency fluctuation before and after the third annealing step S6 was measured.

なお、第3アニール工程S6におけるアニール温度以外の製造条件は、同じとした。具体的には、励振電極20a,20bは、下地層21aをクロムとし、上層21bを金とした。また、第2アニール工程S4のアニール時間および第3アニール工程S6のアニール時間はそれぞれ2時間とした。振動子はATカット型の振動子とし、発振周波数は48MHzとした。   The manufacturing conditions other than the annealing temperature in the third annealing step S6 were the same. Specifically, in the excitation electrodes 20a and 20b, the base layer 21a is made of chromium, and the upper layer 21b is made of gold. The annealing time in the second annealing step S4 and the annealing time in the third annealing step S6 were each 2 hours. The vibrator was an AT cut type vibrator and the oscillation frequency was 48 MHz.

また、同様に、第2アニール工程S4におけるアニール温度を275℃とし、第3アニ
ール工程S6におけるアニール温度を260℃(温度差−15℃)とした場合、275℃(温度差0℃)とした場合、290℃(温度差+15℃)とした場合について、それぞれ振動子を作製し、第3アニール工程S6の前後での周波数変動量を測定した。
Similarly, when the annealing temperature in the second annealing step S4 is 275 ° C. and the annealing temperature in the third annealing step S6 is 260 ° C. (temperature difference −15 ° C.), it is 275 ° C. (temperature difference 0 ° C.). In the case where the temperature was set to 290 ° C. (temperature difference + 15 ° C.), the respective vibrators were produced, and the frequency fluctuation amount before and after the third annealing step S6 was measured.

また、同様に、第2アニール工程S4におけるアニール温度を260℃とし、第3アニール工程S6におけるアニール温度を260℃(温度差0℃)とした場合、275℃(温度差+15℃)とした場合、290℃(温度差+30℃)とした場合について、それぞれ振動子を作製し、第3アニール工程S6の前後での周波数変動量を測定した。   Similarly, when the annealing temperature in the second annealing step S4 is 260 ° C. and the annealing temperature in the third annealing step S6 is 260 ° C. (temperature difference 0 ° C.), the case is 275 ° C. (temperature difference + 15 ° C.). In the case of 290 ° C. (temperature difference + 30 ° C.), each vibrator was manufactured, and the amount of frequency fluctuation before and after the third annealing step S6 was measured.

図14は、第2アニール工程S4におけるアニール温度と第3アニール工程S6におけるアニール温度との差と、第3アニール工程S6の前後での周波数変動量と、の関係を示すグラフである。なお、図14に示すグラフの各点は、同じ条件で製造された100個の振動子の周波数変化量の平均値を表している。また、図14に示すグラフに示す結果は、第3アニール工程S6における封止応力の影響および表面の水分が脱離の影響は除かれており、クロムの拡散・酸化による質量変化の影響のみを取り出したものである。   FIG. 14 is a graph showing the relationship between the difference between the annealing temperature in the second annealing step S4 and the annealing temperature in the third annealing step S6 and the amount of frequency fluctuation before and after the third annealing step S6. In addition, each point of the graph shown in FIG. 14 represents the average value of the frequency change amount of 100 vibrators manufactured under the same conditions. Further, the results shown in the graph of FIG. 14 show that the influence of the sealing stress and the surface moisture desorption in the third annealing step S6 are excluded, and only the influence of the mass change due to the diffusion and oxidation of chromium. It is taken out.

図14に示すように、第3アニール工程S6におけるアニール温度が第2アニール工程S4におけるアニール温度よりも低く、かつ、第2アニール工程S4におけるアニール温度と第3アニール工程S6におけるアニール温度との差が15℃以上である場合に、第3アニール工程S6の前後での周波数変動率が−10ppm以下となり、クロムの拡散・酸化による影響が低減されていることがわかった。   As shown in FIG. 14, the annealing temperature in the third annealing step S6 is lower than the annealing temperature in the second annealing step S4, and the difference between the annealing temperature in the second annealing step S4 and the annealing temperature in the third annealing step S6. When the temperature was 15 ° C. or higher, the frequency fluctuation rate before and after the third annealing step S6 was −10 ppm or less, and it was found that the influence of diffusion and oxidation of chromium was reduced.

さらに、第3アニール工程S6におけるアニール温度が第2アニール工程S4におけるアニール温度よりも低く、かつ、第2アニール工程S4におけるアニール温度と第3アニール工程S6におけるアニール温度との差が30℃以上である場合には、第3アニール工程S6の前後での周波数変動率が−3ppm以下となり、クロムの拡散・酸化による影響がより低減されていることがわかった。   Furthermore, the annealing temperature in the third annealing step S6 is lower than the annealing temperature in the second annealing step S4, and the difference between the annealing temperature in the second annealing step S4 and the annealing temperature in the third annealing step S6 is 30 ° C. or more. In some cases, the frequency variation rate before and after the third annealing step S6 was −3 ppm or less, and it was found that the influence of chromium diffusion and oxidation was further reduced.

なお、ここでは、第2アニール工程S4におけるアニール温度が、290℃、275℃、260℃である場合の実験の結果を示したが、図14に示すように、第2アニール工程S4の温度によらず同様の傾向が見られると考えられる。   In addition, although the result of the experiment when the annealing temperature in the second annealing step S4 is 290 ° C., 275 ° C., and 260 ° C. is shown here, the temperature of the second annealing step S4 is as shown in FIG. Regardless, the same trend is expected.

3.3. 第3実験例
上述した振動子100の製造方法に用いられる導電性接着剤134aの熱分析を行った。具体的には、導電性接着剤134aとして、シリコーン系の導電性接着剤を用いたものとして、シリコーン系導電性接着剤の熱重量分析(TGA)を行った。シリコーン系の導電性接着剤としては、シリコーンをバインダーとし、導電性フィラーを銀としたものを用いた。
3.3. Third Experimental Example A thermal analysis of the conductive adhesive 134a used in the method for manufacturing the vibrator 100 described above was performed. Specifically, a thermogravimetric analysis (TGA) of the silicone-based conductive adhesive was performed by using a silicone-based conductive adhesive as the conductive adhesive 134a. As the silicone-based conductive adhesive, one using silicone as a binder and silver as a conductive filler was used.

図15は、シリコーン系導電性接着剤の熱重量分析の結果を示すグラフである。図15に示すように、320℃を超えると重量変化がみられており、シリコーン系導電性接着剤が状態変化を起こすことがわかった。すなわち、第2アニール工程S4におけるアニール温度を320℃以下とすることで、導電性接着剤の状態変化を抑制できることがわかった。   FIG. 15 is a graph showing the results of thermogravimetric analysis of a silicone-based conductive adhesive. As shown in FIG. 15, when it exceeded 320 degreeC, the weight change was seen and it turned out that a silicone type conductive adhesive raises a state change. That is, it was found that the state change of the conductive adhesive can be suppressed by setting the annealing temperature in the second annealing step S4 to 320 ° C. or lower.

3.4. まとめ
図16は、上記の第1実験例、第2実験例、および第3実験例の結果をまとめた表である。具体的には、図16に示す表は、第1実験例で得られた条件(第3アニール工程S6におけるアニール温度を200℃以上とすること)、第2実験例で得られた条件(第2アニール工程S4におけるアニール温度と第3アニール工程S6におけるアニール温度との
差が15℃以上であること)、第3実験例で得られた条件(第2アニール工程S4におけるアニール温度が320℃以下であること)を満たすか否かについて、判定を行った結果をまとめたものである。
3.4. Summary FIG. 16 is a table summarizing the results of the first experimental example, the second experimental example, and the third experimental example. Specifically, the table shown in FIG. 16 shows the conditions obtained in the first experimental example (the annealing temperature in the third annealing step S6 is set to 200 ° C. or higher) and the conditions obtained in the second experimental example (first 2) The difference between the annealing temperature in the second annealing step S4 and the annealing temperature in the third annealing step S6 is 15 ° C. or higher, and the conditions obtained in the third experimental example (the annealing temperature in the second annealing step S4 is 320 ° C. or lower). This is a summary of the results of the determination as to whether or not the condition is satisfied.

図16に示す表から、上記の条件をすべて満たす第2アニール工程S4におけるアニール温度は215℃以上320℃以下であり、第3アニール工程S6におけるアニール温度は、第2アニール工程S4におけるアニール温度よりも15℃低く、200℃以上であることがわかった。   From the table shown in FIG. 16, the annealing temperature in the second annealing step S4 that satisfies all the above conditions is 215 ° C. or higher and 320 ° C. or lower, and the annealing temperature in the third annealing step S6 is higher than the annealing temperature in the second annealing step S4. Was also 15 ° C. lower and 200 ° C. or higher.

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。   The present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations that have the same functions, methods, and results, or configurations that have the same objects and effects). In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. Further, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.

2…下地層、4…上層、6…酸化クロム層、10…水晶基板、12…周辺部、14…振動部、15…第1部分、16…第2部分、17…第1凸部、17a,17b,17c,17d…側面、18…第2凸部、18a,18b,18c,18d…側面、20a…第1励振電極、20b…第2励振電極、21a…下地層、21b…上層、21c…酸化クロム層、22a…第1引出電極、22b…第2引出電極、24a…第1電極パッド、24b…第2電極パッド、100…振動子、101…ATカット水晶基板、102…振動片、110…パッケージ、111…凹部、112…ベース、113…シールリング、114…リッド、130…第1接続端子、132…第2接続端子、134…導電性固定部材、134a…導電性接着剤、140…第1外部端子、142…第2外部端子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Base layer, 4 ... Upper layer, 6 ... Chromium oxide layer, 10 ... Quartz substrate, 12 ... Peripheral part, 14 ... Vibrating part, 15 ... 1st part, 16 ... 2nd part, 17 ... 1st convex part, 17a , 17b, 17c, 17d ... side face, 18 ... second convex part, 18a, 18b, 18c, 18d ... side face, 20a ... first excitation electrode, 20b ... second excitation electrode, 21a ... base layer, 21b ... upper layer, 21c Chrome oxide layer, 22a ... first extraction electrode, 22b ... second extraction electrode, 24a ... first electrode pad, 24b ... second electrode pad, 100 ... vibrator, 101 ... AT-cut quartz crystal substrate, 102 ... vibration piece, DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 ... Package, 111 ... Recessed part, 112 ... Base, 113 ... Seal ring, 114 ... Lid, 130 ... First connection terminal, 132 ... Second connection terminal, 134 ... Conductive fixing member, 134a ... Conductive adhesive, 140 ... outside the first Terminal, 142 ... second external terminal

Claims (8)

振動片を基板に接合材を用いて搭載する工程と、
前記接合材および前記振動片を第1温度で加熱処理する工程と、
前記第1温度で加熱処理する工程の後に、前記振動片の周波数を調整する工程と、
前記周波数を調整する工程の後に、前記接合材および前記振動片を第2温度で加熱処理する工程と、
を含み、
前記第2温度は前記第1温度よりも低く、
前記第1温度と前記第2温度との差は15℃以上である、振動子の製造方法。
Mounting the resonator element on the substrate using a bonding material;
Heat-treating the bonding material and the resonator element at a first temperature;
Adjusting the frequency of the resonator element after the heat treatment at the first temperature;
After the step of adjusting the frequency, the step of heat-treating the bonding material and the resonator element at a second temperature;
Including
The second temperature is lower than the first temperature;
The vibrator manufacturing method, wherein a difference between the first temperature and the second temperature is 15 ° C. or more.
請求項1において、
前記第1温度は、215℃以上320℃以下であり、
前記第2温度は、200℃以上である、振動子の製造方法。
In claim 1,
The first temperature is 215 ° C. or more and 320 ° C. or less,
The method for manufacturing a vibrator, wherein the second temperature is 200 ° C. or higher.
請求項1または2において、
前記第1温度と前記第2温度との差は、30℃以上である、振動子の製造方法。
In claim 1 or 2,
The method for manufacturing a vibrator, wherein a difference between the first temperature and the second temperature is 30 ° C. or more.
請求項1ないし3のいずれか1項において、
前記第2温度は、230℃以上である、振動子の製造方法。
In any one of Claims 1 thru | or 3,
The method for manufacturing a vibrator, wherein the second temperature is 230 ° C. or higher.
請求項1ないし4のいずれか1項において、
前記第1温度で加熱処理する工程の前に、前記接合材を加熱処理して、前記接合材を硬化させる工程を含む、振動子の製造方法。
In any one of Claims 1 thru | or 4,
A method for manufacturing a vibrator including a step of heat-treating the bonding material and curing the bonding material before the step of heat-treating at the first temperature.
請求項1ないし5のいずれか1項において、
前記振動片は、水晶基板と、励振電極と、を含み、
前記励振電極は、前記水晶基板上に形成された第1層と、前記第1層上に形成された第2層と、を有し、
前記第1層は、チタン、バナジウム、クロム、ニオブ、タンタル、ハフニウム、モリブデン、ニッケル、ジルコニウム、銀、アルミニウム、またはこれらを主成分とする合金である、振動子の製造方法。
In any one of Claims 1 thru | or 5,
The vibrating piece includes a quartz substrate and an excitation electrode,
The excitation electrode has a first layer formed on the quartz substrate, and a second layer formed on the first layer;
The method for manufacturing a vibrator, wherein the first layer is titanium, vanadium, chromium, niobium, tantalum, hafnium, molybdenum, nickel, zirconium, silver, aluminum, or an alloy containing these as a main component.
請求項6において、
前記第2層は、金、白金、またはこれらを主成分とする合金である、振動子の製造方法。
In claim 6,
The method for manufacturing a vibrator, wherein the second layer is gold, platinum, or an alloy containing these as a main component.
請求項1ないし7のいずれか1項において、
前記接合材は、シリコーン系の導電性接着剤である、振動子の製造方法。
In any one of Claims 1 thru | or 7,
The method for manufacturing a vibrator, wherein the bonding material is a silicone-based conductive adhesive.
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