JP2001144581A

JP2001144581A - 圧電振動子およびその製造方法

Info

Publication number: JP2001144581A
Application number: JP2000239895A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Nagai; 充永井; Koji Kasuga; 好治春日
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-07-24
Filing date: 2000-08-08
Publication date: 2001-05-25

Abstract

(57)【要約】【課題】表面保護膜の密着性を高めるための貴金属層
を部分的に除去したときでも、圧電振動片の上面部と下
面部との間で励振電極がオープン状態になることのない
圧電振動子、およびその製造方法を提供すること。【解決手段】圧電振動子１の圧電振動片２において、
励振電極４５では電極パターン４０が下地金属層４１に
より構成されている。導通用電極４６は、圧電素子片２
の側面部２７１、２７２が湾曲形状あるいは屈曲形状を
もつ一部分を除いて電極パターン４０が下地金属層４１
により構成され、この一部分では電極パターン４０が下
地金属層４１および金電極層４２により構成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水晶振動子などの
圧電振動子、およびその製造方法に関するものである。
さらに詳しくは、圧電振動片に形成した電極同士の電気
的接続と短絡防止技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】各種の屈曲振動モードあるいは縦振動モ
ードあるいはねじり振動モードの圧電振動子のうち、音
叉型水晶振動子は、たとえば、図１１に示すように、基
部１０２１から２つの腕部１０２２、１０２３が延びた
薄板状の水晶片からなる圧電振動片１００２が用いら
れ、この圧電振動片１００２の基部１０２１には、プラ
グ１０３０の内部端子１０３１が接続している。図１２
（Ａ）、（Ｂ）に圧電振動子（音叉型水晶振動子）に用
いられている圧電振動片１００２の上面側からの斜視
図、および下面側からの斜視図に示すように、圧電振動
片１００２の各腕部１０２２、１０２３の上面部１０２
５および下面部１０２６には、それぞれ所定のギャップ
を隔てて形成された２つの電極パターン１０４０によっ
て励振電極１０４５が形成されている。図１２（Ａ）、
（Ｂ）では、２つの電極パターン１０４０を区別するた
めに、一方の電極パターン１０４０には右上がりの斜線
を付し、他方の電極パターン１０４０には右下がりの斜
線を付して、それぞれを図示してある。

【０００３】ここで、励振電極１０４５は、圧電振動片
１００２の上面部１０２５および下面部１０２６のそれ
ぞれに形成されているので、圧電振動片１００２の上面
部１０２５の側の励振電極１０４５と下面部１０２６の
側の励振電極１０４５とは、上面部１０２５の縁部分１
２５１、１２５２、１２５３、１２５４、下面部１０２
６の縁部分１２６１、１２６２、１２６３、１２６４、
および各側面部１２７１、１２７２に形成された導通用
電極１０４６によって電気的に接続している。従って、
電極パターン１０４０のうち、基部１０２１に形成され
ている部分をマウント部として、そこにインナーリード
１０３１を半田や導電性接着剤などで電気的に接続し、
これらのインナーリード１０３１を介して励振電極１０
４５に交流電圧を印加すれば、腕部１０２２、１０２３
が所定の周波数で振動する。

【０００４】このように構成した圧電振動子１００１に
おいて、電極パターン１０４０は、クロム層単独の層と
して形成される場合があるが、電極パターン１０４０の
電気的抵抗を低減することを目的に金電極層や銀電極層
などといった貴金属層を利用することがある。但し、圧
電振動片１００２の表面に直接、金電極層などを形成す
ると、圧電振動片１００２と金電極層との密着性が悪
い。そこで、従来の圧電振動子に用いられている圧電振
動片１００２における図１２のＤ−Ｄ′断面を図１３
（Ａ）に示すように、電極パターン１０４０に金電極層
１０４２を用いる場合でも、その下層にはクロム層から
なる下地金属層１０４１を形成する。

【０００５】一方、圧電振動子１（水晶振動子）の腕部
１０２２、１０２３では、各電極パターン１０４０間の
ギャップがμｍオーダと極めて狭いため、電極パターン
１０４０間で短絡が発生しやすい。そこで、従来は、図
１２のＥ−Ｅ′断面およびＦ−Ｆ′断面をそれぞれ図１
３（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、電極パターン１０４０
の表面にシリコン酸化膜などの表面保護膜１０４７をス
パッタ形成している。但し、シリコン酸化膜（表面保護
膜１０４７）は金電極層１０４２との密着性が悪いた
め、腕部１０２２、１０２３の側では金電極層１０４２
を除去してクロム層からなる下地金属層１０４１を露出
させ、この下地金属層１０４１上に表面保護膜１０４７
を積層した構造になっている。

【０００６】なお、図１３（Ａ）に示したように、基部
１０２１の側では電極パターン１０４０間のギャップが
広いので、電極パターン１０４０間での短絡のおそれが
なく、かつ、図１１に示したように、基部１０２１にお
いてプラグ１０３０の内部端子１０３１とマウント部と
の半田付けなどを行うという観点からすれば金電極層１
０４２があった方がよいので、図１３（Ａ）に示すよう
に、表面保護膜１０４７を形成せず、かつ、下地金属層
１０４１と金電極層１０４２との２層構造になってい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
圧電振動子１００１では、圧電振動片１００２の上面部
１０２５の側の励振電極１０４５と下面部１０２６の側
の励振電極１０４５とを、上面部１０２５の縁部分１２
５１、１２５２、１２５３、１２５４、下面部１０２６
の縁部分１２６１、１２６２、１２６３、１２６４、お
よび各側面部１２７１、１２７２に形成された導通用電
極１０４６によって電気的に接続しているが、これらの
導通用電極１０４６に相当する電極パターン１０４０は
いずれもクロム層からなる下地金属層１０４１のみで構
成されているため、上面部１０２５の側の励振電極１０
４５と下面部１０２６の側の励振電極１０４５とがオー
プン状態になりやすいという問題点がある。すなわち、
導通用電極１０４６を形成するクロム層からなる下地金
属層１０４１はかなり硬質の膜であり、圧電振動片１０
０２の側面部１２７１、１２７２が湾曲形状あるいは屈
曲形状を有する部分１２７６、１２７７、１２７８、１
２７９でクラックが発生し、断線が発生しやすい。ま
た、クロム層からなる下地金属層１０４１の表面に形成
した金電極層１０４２を部分的にエッチング除去するた
めマスクを形成する際に、アライメントずれが発生する
と、金電極層４２に対するエッチング中にクロム層（下
地金属層１０４１）までエッチング除去され、クロム層
（下地金属層１０４１）からなる導通用電極１０４６の
欠落が発生することがある。このような導通用電極１０
４６の断線によって、圧電振動片１００２の上面部１０
２５の側の励振電極１０４５と下面部１０２６の側の励
振電極１０４５とがオープン状態になると、ＣＩ値（ク
リスタルインピーダンス／振動子の機械的振動を抵抗、
容量、インダクタンスの直列共振回路とこの直列共振回
路に対する並列容量とによって等価回路を表したときの
抵抗の値）の増大、あるいは発振不能という不具合の原
因となる。

【０００８】本発明の目的は、上記課題を解消して、表
面保護膜の密着性を高めるために貴金属層を部分的に除
去したときでも、圧電振動片の上面部と下面部との間で
励振電極がオープン状態になることのない圧電振動子、
およびその製造方法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、平板
状の圧電振動片と、該圧電振動片に形成された電極パタ
ーンによって当該圧電振動片の上面部および下面部にそ
れぞれ形成された励振電極と、前記励振電極同士を電気
的に接続するように前記電極パターンによって当該圧電
振動片の上面部の縁部分、下面部の縁部分および側面部
に形成された導通用電極と、前記圧電振動片の上面部お
よび下面部に対して少なくとも前記励振電極を覆うよう
に形成された絶縁性の表面保護膜とを有し、前記電極パ
ターンは、前記圧電素子片表面に形成された下地金属層
と、該下地金属層表面に形成された金あるいは銀からな
る貴金属層とを備える圧電振動子において、前記励振電
極では前記電極パターンが前記下地金属層により構成さ
れ、前記導通用電極では、前記圧電振動片の上面部から
側面部を経て下面部に至る一部分を除いて前記電極パタ
ーンが前記下地金属層により構成され、前記一部分では
前記電極パターンが前記下地金属層および前記貴金属層
により構成されていることである。

【００１０】この請求項１の発明では、下地金属層と貴
金属層との２層構造からなる電極パターンを形成してそ
の電気的抵抗を低減するとともに、励振電極を構成する
電極パターンについては下地金属層単独としている。ま
た、導通用電極を構成する電極パターンについても、圧
電振動片の上面部から側面部を経て下面部に至る一部分
を除いて下地金属層単独としている。従って、圧電振動
片の上面部および下面部に対して、少なくとも励振電極
を覆うように形成した絶縁性の表面保護膜は、密着性よ
く圧電振動片の表面に形成される。但し、導通用電極を
構成する電極パターンにおいて、圧電振動片の上面部か
ら側面部を経て下面部に至る一部分については、下地金
属層と貴金属層との２層構造にしてあるので、たとえこ
の部分の下地金属層にクラックや欠落が発生したとして
も、この部分では貴金属層によって電気的な接続が確保
されている。それ故、圧電振動片の上面部と下面部との
間で励振電極がオープン状態になることはないので、表
面保護膜の密着性を高めるために貴金属層を部分的に除
去しても、ＣＩ値の増大、あるいは発振不能などといっ
た不具合の発生を防止でき、信頼性の高い圧電振動子を
実現することができる。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１の構成におい
て、前記導通用電極の一部分は、前記圧電素子片の側面
部が湾曲形状あるいは屈曲形状をもつ部分に相当する領
域である。

【００１２】この請求項２の発明では、圧電素子片の側
面部が湾曲形状あるいは屈曲形状をもつ部分では特に、
導通用電極を構成する下地金属層にクラックや欠落が発
生しやすいので、このような部分において、導通用電極
を構成する電極パターンを下地金属層と貴金属層との２
層構造にしておけば、下地金属層がクラックや欠落によ
って断線しても、この部分での電気的な接続を貴金属層
が担うことになる。それ故、圧電振動片の上面部と下面
部との間で励振電極がオープン状態になることを効果的
に防止することができる。

【００１３】請求項３の発明は、平板状の圧電振動片
と、該圧電振動片に形成された電極パターンによって当
該圧電振動片の上面部および下面部にそれぞれ形成され
た励振電極と、前記励振電極同士を電気的に接続するよ
うに前記電極パターンによって当該圧電振動片の上面部
の縁部分、下面部の縁部分および側面部に形成された導
通用電極と、前記圧電振動片の上面部および下面部に対
して少なくとも前記励振電極を覆うように形成された絶
縁性の表面保護膜とを有し、前記電極パターンは、前記
圧電振動片表面に形成された下地金属層と、該下地金属
層表面に形成された金あるいは銀からなる貴金属層とを
備え、前記励振用電極では、前記電極パターンが前記下
地金属により構成され、前記導通用電極では、前記圧電
振動片の上面部から側面部を経て下面部に至る一部分を
除いて前記電極パターンが前記下地金属層により構成さ
れ、前記一部分では前記電極パターンが前記下地金属層
および前記貴金属層により構成されている圧電振動子の
製造方法であって、前記圧電振動片の表面のうち、前記
電極パターンの形成領域に前記下地金属層、および該下
地金属層の表面全体を覆う前記貴金属層を備える電極パ
ターンを形成する第１電極パターン形成工程と、前記圧
電振動片のうち、前記導通用電極の一部分に相当する領
域を覆うとともに、当該一部分を除く前記導通用電極の
形成領域および前記励振電極の形成領域が窓開け部分に
なっているマスクを形成する第１マスク形成工程と、該
マスクの窓開け部分で露出している前記貴金属層を除去
する第１貴金属除去工程と、前記表面保護膜を形成する
ための絶縁膜を形成する第１絶縁膜形成工程と、しかる
後に前記マスクを除去することにより該マスクの表面に
積層された前記絶縁膜も除去する第１絶縁膜除去工程と
を有することを特徴とする圧電振動子の製造方法であ
る。

【００１４】請求項４の発明は、平板状の圧電振動片
と、該圧電振動片に形成された電極パターンによって当
該圧電振動片の上面部および下面部にそれぞれ形成され
た励振電極と、前記励振電極同士を電気的に接続するよ
うに前記電極パターンによって当該圧電振動片の上面部
の縁部分、下面部の縁部分および側面部に形成された導
通用電極と、前記圧電振動片の上面部および下面部に対
して少なくとも前記励振電極を覆うように形成された絶
縁性の表面保護膜とを有し、前記電極パターンは、前記
圧電振動片表面に形成された下地金属層と、該下地金属
層表面に形成された金あるいは銀からなる貴金属層とを
備え、前記励振電極では前記電極パターンが前記下地金
属層により構成され、前記導通用電極では、前記圧電振
動片の上面部から側面部を経て下面部に至る一部分を除
いて前記電極パターンが前記下地金属層により構成さ
れ、前記一部分では前記電極パターンが前記下地金属層
および前記貴金属層により構成されている圧電振動子の
製造方法であって、前記圧電振動片の表面のうち、前記
電極パターンの形成領域に前記下地金属層、該下地金属
層の表面全体を覆う前記貴金属層を形成し、前記電極パ
ターンに相当する部分の前記貴金属層の表面を覆うレジ
ストを形成する第２電極パターン形成工程と、前記圧電
振動片のうち、前記レジストに覆われていない前記下地
金属層および前記貴金属層を除去し、さらに前記導通用
電極の一部分に相当する領域を覆うとともに、当該一部
分を除く前記導通用電極の形成領域および前記励振電極
の形成領域が窓開け部分になっているマスクを形成する
第２マスク形成工程と、該マスクの窓開け部分で露出し
ている前記貴金属層を除去する第２貴金属除去工程と、
前記表面保護膜を形成するための絶縁膜を形成する第２
絶縁膜形成工程と、しかる後に前記マスクを除去するこ
とにより該マスクの表面に積層された前記絶縁膜も除去
する第２絶縁膜除去工程とを有することを特徴とする圧
電振動子の製造方法である。

【００１５】この請求項４の発明では、マスクの形成が
１回で良く、製造工程を短縮することができる。また、
これにより、このマスクを除去するための薬品の使用量
が低減される。また、製造工程が減少した分不良が生じ
ないので歩留まりを向上させることができる。

【００１６】請求項５の発明は、請求項３または請求項
４のいずれかの構成において、前記導通用電極の一部分
は、前記圧電素子片の側面部が湾曲形状あるいは屈曲形
状をもつ部分に相当する領域であることである。

【００１７】圧電振動片の所定領域に絶縁膜を選択する
方法として圧電振動片に金属マスクを被せ、マスク蒸着
やマスクスパッタといった手法を用いることも可能であ
るが、請求項６の発明は、請求項３から請求項５のいず
れかの構成において、前記マスクはレジストマスクであ
る。

【００１８】この請求項６の発明では、前記マスクとし
てレジストマスクを用いた場合には、金属マスクを被せ
る場合と比較して、圧電振動片や電極パターンに傷が付
きにくく、かつ、安価に形成できるという利点がある。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を図面に基づいて説明する。

【００２０】（圧電振動子の全体構成）＜第１実施形態＞図１は、屈曲振動モードあるいは縦振
動モードの圧電振動子のうち、音叉型水晶振動子の全体
構成を示す斜視図である。図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞ
れ、この圧電振動子に用いた圧電振動片を斜め上方から
みたときの斜視図、および斜め下方からみたときの斜視
図である。

【００２１】図１に示すように、本形態に係る圧電振動
子は、基部２１から２つの腕部２２、２３が延びた薄板
状の水晶片からなる圧電振動片２と、この圧電振動片２
の基部２１に対して内部端子３１が接続されたプラグ３
０と、圧電振動片２を収納したケース３５とから構成さ
れ、このケース３５とプラグ３０とによって内部が気密
状態に保たれている。

【００２２】図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、圧電振
動片２の各腕部２２、２３の上面部２５および下面部２
６の中央部分には、所定のギャップを隔てて形成された
２つの電極パターン４０によって励振電極４５がそれぞ
れ形成されている。図２（Ａ）、（Ｂ）では、２つの電
極パターン４０を区別するために、一方の電極パターン
４０には右上がりの斜線を付し、他方の電極パターン４
０には右下がりの斜線を付して、それぞれを図示してあ
る。

【００２３】ここで、励振電極４５は、圧電振動片２の
腕部２２、２３の上面部２５および下面部２６における
中央部分にそれぞれ形成されているので、圧電振動片２
の上面部２５の側の励振電極４５と下面部２６の側の励
振電極４５とは、上面部２５の縁部分２５１、２５２、
２５３、２５４、下面部２６の縁部分２６１、２６２、
２６３、２６４、および各側面部２７１、２７２に形成
された電極パターン４０からなる導通用電極４６によっ
て電気的に接続している。

【００２４】従って、図１に示すように、電極パターン
４０のうち、基部２１に形成されている部分をマウント
部として、そこに内部端子３１を半田や導電性接着剤な
どで電気的に接続した状態で、この外部端子３３および
内部端子３１を介して励振電極４５に交流電圧を印加す
れば、腕部２２、２３が所定の周波数で振動する。この
場合、導通用電極４６も圧電振動片２を励振する機能を
有している。なお、腕部２２、２３の先端側にはレーザ
トリミングにより周波数調整を行うための錘部分４９が
形成されている。

【００２５】（電極パターン４０の構成）図３（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ、本発明を適用した圧電振動
子に用いた圧電振動片を図２（Ａ）、（Ｂ）のＡ−Ａ′
線、Ｂ−Ｂ′線、およびＣ−Ｃ′線で切断したときの断
面図である。

【００２６】本形態では、電極パターン４０の電気的抵
抗を低減することを目的に金電極層や銀電極層などとい
った貴金属層が用いられている。但し、圧電振動片２の
表面に直接、金電極層などの貴金属層を形成すると、圧
電振動片２と金電極層との密着性が悪い。また、圧電振
動片２の腕部２２、２３では、各電極パターン４０間の
ギャップがμｍオーダと極めて狭いため、電極パターン
４０間で短絡が発生しやすいので、電極パターン４０の
表面にシリコン酸化膜などの表面保護膜４７を蒸着法あ
るいはスパッタ法により形成している。但し、シリコン
酸化膜は金電極層との密着性が悪い。

【００２７】そこで、本形態では、まず、図３（Ａ）に
示すように、圧電振動片２のうち、基部２１の側では、
電極パターン４０間のギャップが広いので、電極パター
ン４０間での短絡のおそれがなく、かつ、基部２１にお
いてプラグ３０の内部端子３１とマウント部との半田付
けや導電性接着剤などによる電気的な接続を行うという
観点からすれば金電極層４２があった方がよいので、電
極パターン４０を下地金属層４１と金電極層４２との２
層構造で形成し、シリコン酸化膜などの表面保護膜を形
成しない。

【００２８】一方、圧電振動片２の腕部２２、２３で
は、各電極パターン４０間のギャップがμｍオーダと極
めて狭いため、電極パターン４０間で短絡が発生しやす
い。そこで、本形態では、図３（Ｂ）に示すように、圧
電振動片２の各腕部２２、２３の先端側のストレート部
分では、上面部２５および下面部２６において、少なく
とも励振電極４５を構成する電極パターン４０の表面を
シリコン酸化膜などの表面保護膜４７で覆う。その結
果、短絡が発生しない。但し、この部分の電極パターン
４０については、クロム層からなる下地電極層４１単独
の層とし、金電極層４２が形成されていない。それ故、
表面保護膜４７と圧電振動片２との密着性が高い。

【００２９】また、図３（Ｃ）に示すように、圧電振動
片２の側面部２７１、２７２が湾曲形状あるいは屈曲形
状になっている部分２７６、２７７、２７８、２７９に
おいては、クロム層からなる下地電極層４１だけでは下
地電極層４１にクラックあるいは欠落が発生して導通用
電極４６が断線するおそれがある。

【００３０】そこで、本形態では、圧電素子片２の側面
部２７１、２７２が湾曲形状あるいは屈曲形状をもつ部
分２７６、２７７、２７８、２７９については、クロム
層からなる下地金属層４１と、展性に優れた金電極層４
２との２層構造にしてある。従って、このような部分で
は、下地金属層４１がオープンになっても、この部分の
電気的な接続は、金電極層４２によって確保できる。そ
れ故、圧電振動片２の上面部２５と下面部２６との間に
おいて、下地金属層４１のクラックや欠落に起因して導
通用電極４６がオープンになることがない。よって、本
形態に係る圧電振動子では、表面保護膜４７の密着性を
高めることを目的に表面保護膜４７の形成領域の大部分
を占める領域で金電極層４２を除去しても、圧電振動片
２の上面部２５と下面部２６との間で励振電極４５を確
実に電気的に接続することができる。しかも、後述する
金属マスクを用いる場合には、表面保護膜４７が形成さ
れている領域のうち、金電極層４２の表面に表面保護膜
４７が直接、形成されているのは、圧電素子片２の側面
部２７１、２７２が湾曲形状をもつ部分２７６、２７
７、２７８、２７９のみで、全体からみれば極めて狭い
領域にすぎない。このため、表面保護膜４７の圧電振動
片２との密着性が低下するおそれがない（図８（Ｂ）参
照）。

【００３１】（圧電振動子１の第１の製造方法）このよ
うな構成の圧電振動子１の第１の製造方法を、図４ない
し図７を参照して説明する。ここで説明する製造プロセ
スは、半導体プロセスと共通する部分があるが、半導体
プロセスと違って、圧電振動子の場合にはウエーハの両
面に同一パターンを形成していく。なお、図４、図５お
よび図６に示す工程断面図は、圧電素子片２の側面部２
７１、２７２が湾曲形状をもつ部分２７６、２７７、２
７８、２７９における２つの腕部２２、２３のそれぞれ
の断面に相当する。

【００３２】まず、図４（Ａ）に示すように切り出した
水晶ウェーハ２０に研磨加工、洗浄を行った後、図４
（Ｂ）に示すように、クロム層Ｃｒおよび金層Ａｕをそ
れぞれ数百オングストローム〜約２０００オングストロ
ームの膜厚で真空蒸着する。ここで、クロム層Ｃｒを形
成するのは金層Ａｕだけでは水晶ウェーハ２０に対する
密着性が悪いからである。

【００３３】次に、音叉形状形成用のフォトレジストを
形成した後、音叉形状のパターンで焼付け、現像し、図
４（Ｃ）に示すように、音叉形状にフォトレジストＲ１
を残す。次に、図４（Ｄ）に示すように、フォトレジス
トＲをマスクとして金層Ａｕおよびクロム層Ｃｒにエッ
チングを行い、金層Ａｕおよびクロム層Ｃｒを音叉形状
に残す。次に、金層Ａｕおよびクロム層Ｃｒをマスクと
して、フッ酸およびフッ化アンモニウムを用いたエッチ
ング液で水晶ウェーハ２０のエッチングを行い、図４
（Ｅ）に示すように、水晶を音叉形状に成形する。これ
が圧電振動片２である。

【００３４】次に、圧電振動片２上の金層Ａｕおよびク
ロム層Ｃｒを全て除去し、図５（Ａ）に示すように、改
めて、電極パターン４０を形成するためのクロム層Ｃｒ
および金層Ａｕを形成する。

【００３５】次に、電極パターン形成用のフォトレジス
トを形成した後、それを各電極パターン４０のパターン
形状に焼付け、現像し、図５（Ｂ）に示すように、フォ
トレジストＲ２を各電極パターン４０のパターン形状に
残す。

【００３６】次に、フォトレジストＲ２をマスクとして
金層Ａｕおよびクロム層Ｃｒにエッチングを行い、図５
（Ｃ）に示すように、金層Ａｕおよびクロム層Ｃｒを電
極パターン４０のパターン形状に残す（第１電極パター
ン形成工程）。その結果、クロム層Ｃｒから形成された
下地金属膜４１と、金層Ａｕから形成された金電極層４
２とを有する電極パターン４０が形成される。

【００３７】次に、図６（Ａ）に示すように、圧電振動
片２の腕部２２、２３の全体を覆うように金剥離用およ
び絶縁膜形成用のフォトレジストＲを塗布した後、焼付
け、現像し、図６（Ｂ）に示すように、圧電振動片２の
上面部２５および下面部２６において、少なくとも励振
電極４５、および好ましくはこの励振電極４５と導通用
電極４６とのギャップに相当する部分が窓開け部分Ｒ３
０になっているレジストマスクＲ３を形成する（第１マ
スク形成工程）。

【００３８】次に、レジストマスクＲ３の窓開け部分Ｒ
３０からエッチングを行い、図６（Ｃ）に示すように、
励振電極４５を構成する電極パターン４０から金電極層
４２を除去する。その結果、励振電極４５は、クロム層
からなる下地電極層４１のみで形成される（第１貴金属
除去工程）。

【００３９】次に、図６（Ｄ）に示すように、圧電振動
片２の上面部２５および下面部２６のそれぞれに対して
絶縁膜４７０を形成する（第１絶縁膜形成工程）。

【００４０】次に、図６（Ｅ）に示すように、レジスト
マスクＲ３を除去する。このとき、半導体プロセスで行
われているリフトオフ法と同様、レジストマスクＲ３の
表面に形成されていた絶縁膜４７０も除去されるので、
圧電振動片２の所定領域のみに絶縁膜４７０が表面保護
膜４７として残る（第１絶縁膜除去工程）。また、表面
保護膜４７の下層にはクロム層（下地金属膜４１）から
なる励振電極４５が形成されている構造となる。さら
に、図２を参照して説明したように、圧電振動片２の上
面部２５の縁部分２５１、２５２、２５３、２５４、下
面部２６の縁部分２６１、２６２、２６３、２６４、お
よび各側面部２７１、２７２には、クロム層からなる下
地電極層４１と金電極層４２とからなる導通用電極４６
が形成される。

【００４１】このような表面保護膜４７の形成は、図８
を参照して後述するように、金属マスクを介してのマス
ク蒸着あるいはマスクスパッタを用いても行うことがで
きるが、図６を参照して説明した形態のように、レジス
トマスクＲ３を用いて圧電振動片２の所定領域に表面保
護膜４７を形成する方法では、金属マスクを使用した場
合と異なり圧電振動片２や励振電極４５に傷が付くこと
がなく、かつ、安価にマスクの形成を行うことができる
という利点がある。

【００４２】このようにして製造した圧電振動片２につ
いては、図７に示すように、その基部２１にプラグ３０
の内部端子３１をはんだ接続する。次に、この段階での
圧電振動片２の周波数調整を圧電振動片２の腕部２２、
２３の先端に形成してある金電極層からなる錘部分４９
へのレーザトリミングにより行った後、真空チャンバー
内でケース３５へプラグ３０を圧入し、圧電振動子１を
製造する。そして、圧電振動子１の特性検査を行う。

【００４３】なお、金属マスクを介してのマスク蒸着あ
るいはマスクスパッタを用いる方法では、図８（Ａ）に
示すように、圧電振動片２の表面に金属マスクＭを被
せ、この金属マスクＭを介して絶縁膜４７０をマスク蒸
着あるいはマスクスパッタを行った後、図８（Ｂ）に示
すように、金属マスクＭを除去する。このような製造方
法によっても、圧電振動片２の所定領域のみに、絶縁膜
４７０を表面保護膜４７として残すことができる。

【００４４】＜第２実施形態＞第２実施形態に係る圧電
振動子は、第１実施形態に係わる圧電振動子と同様の構
成であり、製造方法が異なるのでその異なる点について
説明する。

【００４５】（圧電振動子の第２の製造方法）上記圧電
振動子１の第２の製造方法を、図４、図７、図９および
図１０を参照して説明する。ここで説明する製造プロセ
スは、半導体プロセスと共通する部分があるが、半導体
プロセスと違って、圧電振動子の場合にはウエーハの両
面に同一パターンを形成していく。なお、図４、図９お
よび図１０に示す工程断面図は、圧電素子片２の側面部
２７１、２７２が湾曲形状をもつ部分２７６、２７７、
２７８、２７９における２つの腕部２２、２３のそれぞ
れの断面に相当する。

【００４６】第２の製造方法では、圧電振動片２は、第
１の製造方法における図４に示す工程と同様の工程経て
製造されるので、図４に示す工程の説明は省略する。図
４に示す工程を経て、圧電振動片２は、図９（Ａ）のよ
うな構成となる。

【００４７】次に、圧電振動片２上の金層Ａｕおよびク
ロム層Ｃｒを全て除去し、図９（Ａ）に示すように、改
めて、電極パターン４０を形成するためのクロム層Ｃｒ
および金層Ａｕを形成する。

【００４８】次に、電極パターン形成用のフォトレジス
トを形成した後、それを各電極パターン４０のパターン
形状に焼付け、現像し、図９（Ｂ）に示すように、フォ
トレジストＲ２を各電極パターン４０のパターン形状に
残す。フォトレジストＲ２は、例えばポジタイプのフォ
トレジスト（ＯＦＰＲレジスト）である。

【００４９】次に、フォトレジストＲ２をマスクとして
金層Ａｕおよびクロム層Ｃｒにエッチングを行い、図９
（Ｃ）に示すように、金層Ａｕおよびクロム層Ｃｒを電
極パターン４０のパターン形状に残す（第２電極パター
ン形成工程）。その結果、フォトレジストＲ２の下層に
は、クロム層Ｃｒから形成された下地金属膜４１と、金
層Ａｕから形成された金電極層４２とを有する電極パタ
ーン４０が形成される。

【００５０】次に、図１０（Ａ）に示すように、圧電振
動片２の上面部２５および下面部２６において、励振電
極４５を覆う部分のフォトレジストＲ２を露光し除去す
ることにより、励振電極４５、およびこの励振電極４５
と導通用電極４６とのギャップに相当する部分が窓開け
部分Ｒ３０になっているレジストマスクＲ３を形成する
（第２マスク形成工程）。

【００５１】次に、レジストマスクＲ３の窓開け部分Ｒ
３０からエッチングを行い、図１０（Ｂ）に示すよう
に、励振電極４５を構成する電極パターン４０から金電
極層４２を除去する。その結果、励振電極４５は、クロ
ム層からなる下地電極層４１のみで形成される（第２貴
金属除去工程）。

【００５２】次に、図１０（Ｃ）に示すように、圧電振
動片２の上面部２５および下面部２６のそれぞれに対し
て絶縁膜４７０を形成する（第２絶縁膜形成工程）。

【００５３】次に、図１０（Ｄ）に示すように、レジス
トマスクＲ３を除去する。このとき、半導体プロセスで
行われているリフトオフ法と同様、レジストマスクＲ３
の表面に形成されていた絶縁膜４７０も除去されるの
で、圧電振動片２の所定領域のみに絶縁膜４７０が表面
保護膜４７として残る（第２絶縁膜除去工程）。また、
表面保護膜４７の下層にはクロム層（下地金属膜４１）
からなる励振電極４５が形成されている構造となる。さ
らに、図２を参照して説明したように、圧電振動片２の
上面部２５の縁部分２５１、２５２、２５３、２５４、
下面部２６の縁部分２６１、２６２、２６３、２６４、
および各側面部２７１、２７２には、クロム層からなる
下地電極層４１と金電極層４２とからなる導通用電極４
６が形成される。

【００５４】このような表面保護膜４７の形成は、図８
を参照して後述するように、金属マスクを介してのマス
ク蒸着あるいはマスクスパッタを用いても行うことがで
きるが、図１０を参照して説明した形態のように、レジ
ストマスクＲ３を用いて圧電振動片２の所定領域に表面
保護膜４７を形成する方法では、金属マスクを使用した
場合と異なり圧電振動片２や励振電極４５に傷が付くこ
とがなく、かつ、安価にマスクの形成を行うことができ
るという利点がある。

【００５５】このようにして製造した圧電振動片２につ
いては、図７に示すように、その基部２１にプラグ３０
の内部端子３１をはんだ接続する。次に、この段階での
圧電振動片２の周波数調整を圧電振動片２の腕部２２、
２３の先端に形成してある金電極層からなる錘部分４９
へのレーザトリミングにより行った後、真空チャンバー
内でケース３５へプラグ３０を圧入し、圧電振動子１を
製造する。そして、圧電振動子１の特性検査を行う。

【００５６】なお、金属マスクを介してのマスク蒸着あ
るいはマスクスパッタを用いる方法では、図８（Ａ）に
示すように、圧電振動片２の表面に金属マスクＭを被
せ、この金属マスクＭを介して絶縁膜４７０をマスク蒸
着あるいはマスクスパッタを行った後、図８（Ｂ）に示
すように、金属マスクＭを除去する。このような製造方
法によっても、圧電振動片２の所定領域のみに、絶縁膜
４７０を表面保護膜４７として残すことができる。

【００５７】第２の製造方法では、第１の製造方法と異
なりフォトレジストの未露光部分を再利用しておりフォ
トレジストの塗布が１回で良く、製造工程を短縮するこ
とができる。また、これにより、第２の方法では、この
フォトレジストを除去するための薬品の使用量を低減す
ることができる。また、第２の製造方法によれば、製造
工程が減少した分不良が生じないので歩留まりを向上さ
せることができる。

【００５８】（その他の実施の形態）なお、上記形態で
は貴金属層として金電極層４２を用いたが、銀電極層を
用いた場合も同様な効果を奏する。

【００５９】以上説明したように本発明によれば、下地
金属層と貴金属層との２層構造からなる電極パターンを
形成してその電気的抵抗を低減するとともに、励振電極
を構成する電極パターンについては下地金属層単独とし
ている。また、導通用電極を構成する電極パターンにつ
いても、圧電振動片の上面部から側面部を経て下面部に
至る一部分を除いて下地金属層単独としている。従っ
て、圧電振動片の上面部および下面部に対して少なくと
も励振電極を覆うように形成した絶縁性の表面保護膜
は、密着性よく圧電振動片の表面に形成される。また、
導通用電極を構成する電極パターンにおいて、圧電振動
片の上面部から側面部を経て下面部に至る一部分につい
ては、下地金属層と貴金属層との２層構造にしてあるの
で、たとえこの部分の下地金属層にクラックや欠落が発
生したとしても、この部分では貴金属層によって電気的
な接続が確保されている。それ故、圧電振動片の上面部
と下面部との間で励振電極がオープン状態になることは
ないので、表面保護膜の密着性を高めるために貴金属層
を部分的に除去しても、ＣＩ値の増大、あるいは発振不
能などといった不具合の発生を防止でき、信頼性の高い
圧電振動子を実現することができる。ケースへプラグを
圧入して封止する筒型容器タイプの圧電振動子で説明し
たが、本願発明は、上記の実施の形態に限らず、セラミ
ックパッケージの表面実装型圧電振動子や缶タイプの圧
電振動子へ広く応用することができる。

【００６０】このように、本発明は、水晶振動子などの
圧電振動子、およびその製造方法として用いるのに適し
ている。さらに詳しくは、圧電振動片に形成した電極同
士の電気的接続と短絡防止技術として用いるのに適して
いる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した圧電振動子のうち、音叉型水
晶振動子の全体構成を示す斜視図。

【図２】（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、本発明を適用し
た圧電振動子に用いた圧電振動片を斜め上方からみたと
きの斜視図、および斜め下方からみたときの斜視図。

【図３】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ、圧電振
動片を図２（Ａ）、（Ｂ）のＡ−Ａ′線、Ｂ−Ｂ′線、
およびＣ−Ｃ′線で切断したときの断面図である。

【図４】図４（Ａ）〜（Ｅ）は、図２および図３に示す
圧電振動片の製造工程のうち、音叉型の圧電振動片を形
成するまでの腕部に相当する部分の工程断面図である。

【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は、図２および図３に示す圧電
振動片の製造工程のうち、音叉型の圧電振動片を形成し
てから電極パターンを形成するまでの腕部に相当する部
分の工程断面図である。

【図６】（Ａ）〜（Ｅ）は、図２および図３に示す圧電
振動片の製造工程のうち、電極パターンを形成してから
絶縁膜を形成するまでの腕部に相当する部分の工程断面
図である。

【図７】図１に示す圧電振動子の製造工程のうち、圧電
振動片に絶縁膜を形成した以降の圧電振動子の組み立て
工程図である。

【図８】（Ａ）、（Ｂ）は、図２および図３に示す圧電
振動片の製造工程のうち、金属マスクを用いて絶縁膜を
形成する工程を示す工程断面図である。

【図９】（Ａ）〜（Ｃ）は、図２および図３に示す圧電
振動片の別の製造工程のうち、音叉型の圧電振動片を形
成してから電極パターンを形成するまでの腕部に相当す
る部分の工程断面図である。

【図１０】（Ａ）〜（Ｄ）は、図２および図３に示す圧
電振動片の別の製造工程のうち、電極パターンを形成し
てから絶縁膜を形成するまでの腕部に相当する部分の工
程断面図である。

【図１１】従来の圧電振動子のうち、音叉型水晶振動子
の全体構成を示す斜視図。

【図１２】（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、従来の圧電振
動子に用いた圧電振動片を斜め上方からみたときの斜視
図、および斜め下方からみたときの斜視図。

【図１３】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞれ、従来
の圧電振動子に用いられている圧電振動片における図１
２（Ａ）、（Ｂ）のＤ−Ｄ′線、Ｅ−Ｅ′線、およびＦ
−Ｆ′線で切断したときの断面図である。

【符号の説明】

１圧電振動子（音叉型水晶振動子）２圧電振動片２１圧電振動子の基部２２、２３圧電振動片の腕部２５圧電振動片の上面部２６圧電振動片の下面部３１プラグの内部端子３５ケース４０電極パターン４１クロム層からなる下地金属層４２金電極層４５励振電極４６導通用電極４７表面保護膜２５２、２５３、２５４圧電振動片の上面部の縁部
分２６１、２６２、２６３、２６４圧電振動片の下面
部の縁部分２７２圧電振動片の側面部２７７、２７８，２７９圧電振動片の側面部が湾曲
形状になっている部分４７０絶縁膜Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３レジストマスクＲ３０レジストマスクの窓開け部分

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平板状の圧電振動片と、該圧電振動片に
形成された電極パターンによって当該圧電振動片の上面
部および下面部にそれぞれ形成された励振電極と、前記
励振電極同士を電気的に接続するように前記電極パター
ンによって当該圧電振動片の上面部の縁部分、下面部の
縁部分および側面部に形成された導通用電極と、前記圧
電振動片の上面部および下面部に対して少なくとも前記
励振電極を覆うように形成された絶縁性の表面保護膜と
を有し、前記電極パターンは、前記圧電振動片表面に形
成された下地金属層と、該下地金属層表面に形成された
金あるいは銀からなる貴金属層とを備える圧電振動子に
おいて、前記励振電極では前記電極パターンが前記下地
金属層により構成され、前記導通用電極では、前記圧電振動片の上面部から側面
部を経て下面部に至る一部分を除いて前記電極パターン
が前記下地金属層により構成され、前記一部分では前記
電極パターンが前記下地金属層および前記貴金属層によ
り構成されていることを特徴とする圧電振動子。
【請求項２】前記導通用電極の一部分は、前記圧電素
子片の側面部が湾曲形状あるいは屈曲形状をもつ部分に
相当する領域であることを特徴とする請求項１に記載の
圧電振動子。
【請求項３】平板状の圧電振動片と、該圧電振動片に
形成された電極パターンによって当該圧電振動片の上面
部および下面部にそれぞれ形成された励振電極と、前記
励振電極同士を電気的に接続するように前記電極パター
ンによって当該圧電振動片の上面部の縁部分、下面部の
縁部分および側面部に形成された導通用電極と、前記圧
電振動片の上面部および下面部に対して少なくとも前記
励振電極を覆うように形成された絶縁性の表面保護膜と
を有し、前記電極パターンは、前記圧電振動片表面に形
成された下地金属層と、該下地金属層表面に形成された
金あるいは銀からなる貴金属層とを備え、前記励振電極では、前記電極パターンが前記下地金属に
より構成され、前記導通用電極では、前記圧電振動片の上面部から側面
部を経て下面部に至る一部分を除いて前記電極パターン
が前記下地金属層により構成され、前記一部分では前記
電極パターンが前記下地金属層および前記貴金属層によ
り構成されている圧電振動子の製造方法であって、前記圧電振動片の表面のうち、前記電極パターンの形成
領域に前記下地金属層、および該下地金属層の表面全体
を覆う前記貴金属層を備える電極パターンを形成する第
１電極パターン形成工程と、前記圧電振動片のうち、前記導通用電極の一部分に相当
する領域を覆うとともに、当該一部分を除く前記導通用
電極の形成領域および前記励振電極の形成領域が窓開け
部分になっているマスクを形成する第１マスク形成工程
と、該マスクの窓開け部分で露出している前記貴金属層を除
去する第１貴金属除去工程と、前記表面保護膜を形成するための絶縁膜を形成する第１
絶縁膜形成工程と、しかる後に前記マスクを除去することにより該マスクの
表面に積層された前記絶縁膜も除去する第１絶縁膜除去
工程とを有することを特徴とする圧電振動子の製造方
法。
【請求項４】平板状の圧電振動片と、該圧電振動片に
形成された電極パターンによって当該圧電振動片の上面
部および下面部にそれぞれ形成された励振電極と、前記
励振電極同士を電気的に接続するように前記電極パター
ンによって当該圧電振動片の上面部の縁部分、下面部の
縁部分および側面部に形成された導通用電極と、前記圧
電振動片の上面部および下面部に対して少なくとも前記
励振電極を覆うように形成された絶縁性の表面保護膜と
を有し、前記電極パターンは、前記圧電振動片表面に形
成された下地金属層と、該下地金属層表面に形成された
金あるいは銀からなる貴金属層とを備え、前記励振電極では前記電極パターンが前記下地金属層に
より構成され、前記導通用電極では、前記圧電振動片の上面部から側面
部を経て下面部に至る一部分を除いて前記電極パターン
が前記下地金属層により構成され、前記一部分では前記
電極パターンが前記下地金属層および前記貴金属層によ
り構成されている圧電振動子の製造方法であって、前記圧電振動片の表面のうち、前記電極パターンの形成
領域に前記下地金属層、該下地金属層の表面全体を覆う
前記貴金属層を形成し、前記電極パターンに相当する部
分の前記貴金属層の表面を覆うレジストを形成する第２
電極パターン形成工程と、前記圧電振動片のうち、前記レジストに覆われていない
前記下地金属層および前記貴金属層を除去し、さらに前
記導通用電極の一部分に相当する領域を覆うとともに、
当該一部分を除く前記導通用電極の形成領域および前記
励振電極の形成領域が窓開け部分になっているマスクを
形成する第２マスク形成工程と、該マスクの窓開け部分で露出している前記貴金属層を除
去する第２貴金属除去工程と、前記表面保護膜を形成するための絶縁膜を形成する第２
絶縁膜形成工程と、しかる後に前記マスクを除去することにより該マスクの
表面に積層された前記絶縁膜も除去する第２絶縁膜除去
工程とを有することを特徴とする圧電振動子の製造方
法。
【請求項５】前記導通用電極の一部分は、前記圧電素
子片の側面部が湾曲形状あるいは屈曲形状をもつ部分に
相当する領域であることを特徴とする請求項３または請
求項４に記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項６】前記マスクはレジストマスクであること
を特徴とする請求項３から請求項５のいずれかに記載の
圧電振動子の製造方法。