JP2003198300A - 圧電振動片の製造方法、圧電振動片の電極形成用マスク、圧電振動片、圧電振動子及び圧電発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 副振動の励振強度の抑制、及び電気抵抗値の
低減が両立可能な、圧電振動片の提供を目的とする。 【解決手段】 振動部１２における圧電材料の厚さを周
縁部１４より薄く形成し、振動部１２上に励振電極１６
を形成するとともに、励振電極１６に通電するための表
面引き出し電極２２を励振電極１６と同一側の周縁部１
４上に形成し、表面引き出し電極２２に連続する側面引
き出し電極２４を圧電振動片１０の側面上に形成し、側
面引き出し電極２４に連続する裏面引き出し電極２６を
励振電極１６とは反対側の周縁部１４上に形成した構成
とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電振動片の製造
方法、圧電振動片の電極形成用マスク、圧電振動片、圧
電振動子及び圧電発振器に関するものであり、特に、振
動部における圧電材料の厚さを周縁部より薄く形成した
逆メサ型圧電振動片の電極構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気回路において一定の周波数を得るた
め、圧電振動子が広く利用されている。圧電振動子は、
圧電振動片をパッケージの内部に封入するとともに、圧
電振動片の励振電極に対して通電可能な外部端子をパッ
ケージの外部に形成したものである。

【０００３】近年、高い共振周波数を有する圧電振動子
が求められている。一般に、圧電振動片の厚さが薄いほ
ど圧電振動子の厚みすべり波の共振周波数が高くなるの
で、例えば１００ＭＨｚ以上の共振周波数を得るために
は、圧電振動片の厚さを１６μｍ以下とする必要があ
る。しかし圧電振動片が極端に薄くなると、加工自体が
難しくなることに加え、衝撃力に対する剛性が弱くな
る。

【０００４】そこで、逆メサ型圧電振動片が提案されて
いる。図１１に逆メサ型圧電振動片の説明図を示す。同
図（１）は平面図であり、同図（２）はＣ−Ｃ線におけ
る正面断面図である。逆メサ型圧電振動片５１０は、励
振電極５１６を形成する振動部５１２の厚さを薄くする
ことにより高周波での共振を可能とする一方で、その周
縁部５１４の厚さを厚くすることにより剛性を確保した
ものである。一例をあげれば、周縁部５１４の厚さは１
００μｍ程度に形成し、振動部５１２の厚さは１０μｍ
程度に形成する。

【０００５】そして、振動部５１２の圧電材料を励振す
るため、励振面上に励振電極５１６を形成している。な
お、励振電極５１６の厚さは０．１μｍ以下である。ま
た、パッケージへの取り付け部分である接続電極５３０
から励振電極５１６にかけて、引き出し電極５２０を形
成している。これにより、圧電振動子の外部端子から圧
電振動片の励振電極５１６に対して通電可能となる。な
お、周波数特性への影響を回避するため、引き出し電極
５２０は圧電振動片５１０の周縁部５１４上に形成して
いる。これらの各電極は、圧電材料に対する接着性に優
れたＣｒ材料による第１層５４１と、耐蝕性に優れたＡ
ｕ材料による第２層５４２とによって構成されている。
これらの各層は、図８に示す電極形成用マスクを介し
て、電極材料をスパッタすることにより順次形成してい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】逆メサ型圧電振動片で
は、振動部における圧電材料の厚さが薄いので、圧電材
料の厚さに対する励振電極の厚さの比率が大きくなる。
すると、圧電振動片における副振動の励振強度が大きく
なるという問題がある。なお、副振動の励振強度が大き
くなると、発振回路において副振動の周波数で励振され
るおそれがある。

【０００７】そこで、励振電極の厚さを薄くすることに
より、副振動の励振強度を抑制することが考えられる。
しかし、励振電極の厚さを薄くすれば、励振電極と同時
に形成する引き出し電極の厚さも薄くなる。すると、引
き出し電極部分の電気抵抗値が増加して、圧電振動片全
体としての電気抵抗が増加するという問題がある。な
お、圧電振動片の電気抵抗が増加すると、発振回路にお
ける発振が困難ないし不可能となるおそれがある。

【０００８】本発明は上記問題点に着目し、副振動の励
振強度の抑制、及び電気抵抗値の低減が両立可能な、圧
電振動片の製造方法、圧電振動片の電極形成用マスク、
圧電振動片、圧電振動子及び圧電発振器の提供を目的と
する。また、特性の経時変化の低減、及び圧電振動片の
接合材料との接着性向上が両立可能な、圧電振動片の製
造方法の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る圧電振動片の製造方法は、振動部にお
ける圧電材料の厚さを周縁部より薄く形成し、前記振動
部上に励振電極を形成し、前記励振電極に通電するため
の表面引き出し電極を前記励振電極と同一側の前記周縁
部上に形成する圧電振動片の製造方法であって、前記励
振電極の形成部分及び前記表面引き出し電極の形成部分
に電極材料被膜を形成する下層電極膜形成工程と、前記
表面引き出し電極の形成部分に重ねて電極材料被膜を形
成する上層電極膜形成工程とを有する構成とした。これ
により、引き出し電極の厚さが増加するので、電気抵抗
値を低減することができる。なお、上層電極膜形成工程
により引き出し電極の厚さを確保することができるの
で、下層電極膜形成工程では励振電極の厚さを薄くする
ことができる。これにより、圧電材料の厚さに対する励
振電極の厚さの比率を小さくすることができる。従っ
て、副振動の励振強度を抑制することができる。

【００１０】また、振動部における圧電材料の厚さを周
縁部より薄く形成し、前記振動部上に励振電極を形成
し、前記励振電極に通電するための表面引き出し電極を
前記励振電極と同一側の前記周縁部上に形成し、前記表
面引き出し電極に連続する側面引き出し電極を圧電振動
片の側面上に形成する圧電振動片の製造方法であって、
前記励振電極の形成部分、前記表面引き出し電極の形成
部分及び前記側面引き出し電極の形成部分に電極材料被
膜を形成する下層電極膜形成工程と、前記表面引き出し
電極の形成部分及び前記側面引き出し電極の形成部分に
重ねて電極材料被膜を形成する上層電極膜形成工程とを
有する構成とした。これにより、引き出し電極の厚さが
増加するとともに、引き出し電極の幅が増加するので、
電気抵抗値を低減することができる。また、副振動の励
振強度を抑制することができる。

【００１１】また、振動部における圧電材料の厚さを周
縁部より薄く形成し、前記振動部上に励振電極を形成
し、前記励振電極に通電するための表面引き出し電極を
前記励振電極と同一側の前記周縁部上に形成し、前記表
面引き出し電極に連続する側面引き出し電極を圧電振動
片の側面上に形成し、前記側面引き出し電極に連続する
裏面引き出し電極を前記励振電極とは反対側の前記周縁
部上に形成する圧電振動片の製造方法であって、前記励
振電極の形成部分、前記表面引き出し電極の形成部分、
前記側面引き出し電極の形成部分及び前記裏面引き出し
電極の形成部分に電極材料被膜を形成する下層電極膜形
成工程と、前記表面引き出し電極の形成部分、前記側面
引き出し電極の形成部分及び前記裏面引き出し電極の形
成部分に重ねて電極材料被膜を形成する上層電極膜形成
工程とを有する構成とした。これにより、引き出し電極
の厚さが増加するとともに、引き出し電極の幅がさらに
増加するので、電気抵抗値を低減することができる。ま
た、副振動の励振強度を抑制することができる。

【００１２】なお、前記上層電極膜形成工程では、前記
圧電振動片を実装するための接合材料に対して親和性を
有する電極材料被膜を形成する構成とするのが好まし
い。これにより、圧電振動片の接続電極と接合材料との
接着性を向上させることができる。一方、上層電極膜形
成工程では、耐蝕性に優れた電極材料で励振電極被膜を
形成することにより、特性の経時変化を低減することが
できる。

【００１３】一方、本発明に係る圧電振動片の電極形成
用マスクは、振動部における圧電材料の厚さを周縁部よ
り薄く形成し、前記振動部上に励振電極を形成し、前記
励振電極に通電するための表面引き出し電極を前記励振
電極と同一側の前記周縁部上に形成し、前記表面引き出
し電極に連続する側面引き出し電極を圧電振動片の側面
上に形成し、前記側面引き出し電極に連続する裏面引き
出し電極を前記励振電極とは反対側の前記周縁部上に形
成する圧電振動片の電極形成用マスクであって、前記励
振電極の形成部分、前記表面引き出し電極の形成部分、
前記側面引き出し電極の形成部分及び前記裏面引き出し
電極の形成部分に開口部を有し、下層電極膜を形成可能
とする構成とした。これにより、引き出し電極の幅が増
加するので、電気抵抗値を低減することができる。

【００１４】また、振動部における圧電材料の厚さを周
縁部より薄く形成し、前記振動部上に励振電極を形成
し、前記励振電極に通電するための表面引き出し電極を
前記励振電極と同一側の前記周縁部上に形成し、前記表
面引き出し電極に連続する側面引き出し電極を圧電振動
片の側面上に形成し、前記側面引き出し電極に連続する
裏面引き出し電極を前記励振電極とは反対側の前記周縁
部上に形成する圧電振動片の電極形成用マスクであっ
て、前記表面引き出し電極の形成部分、前記側面電極の
形成部分及び前記裏面引き出し電極の形成部分に開口部
を有し、上層電極膜を形成可能とする構成とした。これ
により、引き出し電極の幅が増加するとともに、引き出
し電極の厚さが増加するので、電気抵抗値を低減するこ
とができる。

【００１５】一方、本発明に係る圧電振動片は、逆メサ
型圧電振動片において、励振電極に通電するための引き
出し電極を圧電振動片の側面上に延長形成して、引き出
し電極の面積を増大させた構成とした。これにより、電
気抵抗値を低減することができる。

【００１６】また、前記引き出し電極を、前記励振電極
とは反対側の周縁部上に延長形成して、引き出し電極の
面積を増大させた構成とした。これにより、電気抵抗値
を低減することができる。また、振動部における圧電材
料の厚さを周縁部より薄く形成し、前記振動部上に励振
電極を形成し、前記励振電極に通電するための表面引き
出し電極を前記励振電極と同一側の前記周縁部上に形成
し、前記表面引き出し電極に連続する側面引き出し電極
を前記圧電振動片の側面上に形成し、前記側面引き出し
電極に連続する裏面引き出し電極を前記励振電極とは反
対側の前記周縁部上に形成した構成とした。これによ
り、引き出し電極の幅が増加するので、電気抵抗値を低
減することができる。

【００１７】また、逆メサ型圧電振動片において、引き
出し電極の膜厚を励振電極の膜厚より増大させてなる構
成とした。これにより、電気抵抗値を低減することがで
きる。また、副振動の励振強度を抑制することができ
る。また、請求項１ないし４のいずれかに記載の圧電振
動片の製造方法を使用して製造した構成とした。これに
より、請求項１ないし４の効果を伴った圧電振動片とす
ることができる。

【００１８】一方、本発明に係る圧電振動子は、請求項
７ないし１１のいずれかに記載の圧電振動片をパッケー
ジの内部に封入するとともに、前記励振電極に対して通
電可能な外部端子を前記パッケージの外部に形成した構
成とした。これにより、請求項７ないし１１の効果を伴
った圧電振動子とすることができる。

【００１９】一方、本発明に係る圧電発振器は、請求項
７ないし１１のいずれかに記載の圧電振動片と、集積回
路素子とにより、発振回路を形成した構成とした。これ
により、請求項７ないし１１の効果を伴った圧電発振器
とすることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明に係る圧電振動片の製造方
法、圧電振動片の電極形成用マスク、圧電振動片、圧電
振動子及び圧電発振器の好ましい実施の形態を、添付図
面に従って詳細に説明する。なお以下に記載するのは本
発明の実施形態の一態様にすぎず、本発明はこれらに限
定されるものではない。

【００２１】図１に本実施形態に係る圧電振動片の説明
図を示す。同図（１）は平面図であり、同図（２）はＡ
−Ａ線における正面断面図である。本実施形態に係る圧
電振動片１０は、振動部１２における圧電材料の厚さを
周縁部１４より薄く形成し、振動部１２上に励振電極１
６を形成するとともに、励振電極１６に通電するための
表面引き出し電極２２を励振電極１６と同一側の周縁部
１４上に形成し、表面引き出し電極２２に連続する側面
引き出し電極２４を圧電振動片１０の側面上に形成し、
側面引き出し電極２４に連続する裏面引き出し電極２６
を励振電極１６とは反対側の周縁部１４上に形成したも
のである。

【００２２】圧電振動片１０は、水晶等の圧電材料によ
り長方形の板状に形成する。その中央部から一方の短辺
側に寄せて、周縁部１４より圧電材料の厚さを薄くした
振動部１２を形成し、いわゆる逆メサ型圧電振動片とす
る。一例をあげれば、周縁部１４の厚さは１００μｍ程
度に形成し、振動部１２の厚さは１０μｍ程度に形成す
る。なお、圧電振動片の表裏両側に凹部を設けて、振動
部を所定の厚さに形成してもよいし、片側のみに凹部を
設けて振動部を形成してもよい。

【００２３】圧電材料を励振するため、振動部１２の中
央部には励振電極１６を形成する。励振電極１６は振動
部１２の表裏両面に形成する。また、外部から励振電極
１６への通電を可能とするため、圧電振動片１０の他方
の短辺上における両端角部に接続電極３０を形成する。
その一方の角部には、同一側の励振電極１６に通電する
ため表面接続電極３２を形成し、他方の角部には、反対
側の励振電極に通電するため裏面接続電極３６を形成す
る。なお、表面接続電極３２及び裏面接続電極３６の裏
側にも、それぞれ裏面接続電極及び表面接続電極を形成
し、圧電振動片１０の側面に形成した側面接続電極によ
り、表裏両面の導通を確保する。

【００２４】そして、接続電極３０から励振電極１６へ
の通電を可能とするため、引き出し電極２０及び連絡電
極１７を形成する。引き出し電極２０は、表面引き出し
電極２２、側面引き出し電極２４及び裏面引き出し電極
２６によって構成する。表面引き出し電極２２は、表面
接続電極３２から圧電振動片１０の長辺に沿って振動部
１２の中央付近まで、励振電極１６と同一側の周縁部１
４上に形成する。また、側面引き出し電極２４は、表面
引き出し電極２２に連続して、圧電振動片１０の側面上
に形成する。なお、側面引き出し電極２４は、側面接続
電極にも連続して形成する。さらに、裏面引き出し電極
２６は、側面引き出し電極２４に連続して、励振電極１
６とは反対側の周縁部１４上に形成する。なお、裏面引
き出し電極２４は、裏面接続電極にも連続して形成す
る。一方、表面引き出し電極２２の先端部から励振電極
１６にかけて、連絡電極１７を振動部１２上に形成す
る。

【００２５】上述した各種電極は、複数の電極材料被膜
を積層して構成する。いずれの電極も、圧電振動片の表
面に形成する第１層４１は、圧電材料に対する接着性に
優れたＣｒ材料等により構成する。また、第１層４１の
表面に形成する第２層４２は、耐蝕性に優れたＡｕ材料
等により構成する。これにより、第２層４２が電極表面
層となる励振電極１６及び連絡電極１７につき、耐蝕性
を確保することができる。なお第２層４２は、Ａｇ材料
により構成してもよい。

【００２６】さらに、接続電極３０及び引き出し電極２
０については、第１層４１及び第２層４２からなる下層
電極膜の表面に、第３層４３の上層電極膜を形成する。
第３層４３は、Ａｕ材料やＡｇ材料等により構成する。
そして、圧電振動片を実装する際に、Ａｇ材料を含む導
電性接着剤を使用する場合には、第３層４３をＡｇ材料
で構成することにより、導電性接着剤との良好な接着性
能及び導通性能を確保することができる。

【００２７】上述した各種電極を、後述するスパッタ法
により形成するため、以下のようなマスクを製造して使
用する。図２に下層電極膜形成用マスクの説明図を示
し、図３に上層電極膜形成用マスクの説明図を示す。な
お、いずれのマスクもステンレス等の金属材料により形
成するのが好ましい。

【００２８】図２に示す下層電極膜形成用マスク１００
は、第１開口部１０２及び第２開口部１０６の一対の開
口部からなる。第１開口部１０２として、表面接続電極
３２の形成部分１３２、並びにこれに連続する表面引き
出し電極２２の形成部分１２２、連絡電極１７の形成部
分１１７、及び励振電極１６の形成部分１１６に開口部
を形成する。また、表面引き出し電極２２の形成部分１
２２から、圧電振動片１０の外側に相当する部分に開口
部を拡張して、側面引き出し電極２４を形成可能とす
る。なお、表面接続電極３２の形成部分１３２から、圧
電振動片１０の外側に相当する部分にも開口部を拡張し
て、側面接続電極を形成可能とする。

【００２９】また、第２開口部１０６として、裏面接続
電極３６の形成部分１３６、及びこれに連続する裏面引
き出し電極２６の形成部分１２６に開口部を形成する。
また、裏面引き出し電極２６の形成部分１２６から、圧
電振動片１０の外側に相当する部分に開口部を拡張し
て、側面引き出し電極２４を形成可能とする。なお、裏
面接続電極３６の形成部分１３６から、圧電振動片１０
の外側に相当する部分にも開口部を拡張形成して、側面
接続電極を形成可能とする。

【００３０】一方、図３に示す上層電極膜形成用マスク
２００は、第１開口部２０２及び第２開口部２０６の一
対の開口部からなる。第１開口部２０２として、表面接
続電極３２の形成部分２３２、及びこれに連続する表面
引き出し電極２２の形成部分２２２に開口部を形成す
る。また、表面引き出し電極２２の形成部分２２２か
ら、圧電振動片１０の外側に相当する部分に開口部を拡
張して、側面引き出し電極２４を形成可能とする。な
お、表面接続電極３２の形成部分２３２から、圧電振動
片１０の外側に相当する部分にも開口部を拡張して、側
面接続電極を形成可能とする。また、上層電極膜形成用
マスク２００の第２開口部２０６は、下層電極膜形成用
マスク１００の第２開口部２０６と同等形状に形成す
る。

【００３１】なお、生産性向上のため、圧電材料のウエ
ハから同時に複数個の圧電振動片１０を形成するのが一
般である。その場合には、前記各電極形成用マスク１０
０，２００はウエハと同等の大きさに形成し、各圧電振
動片の形成部分にそれぞれ一対の開口部を形成する。

【００３２】なお、ウエハからの分離等による単品状態
の圧電振動片１０に対して各種電極を形成する場合に
は、図４（１）に示す固定マスクを使用する。この固定
マスク３００は、圧電振動片の側面を固定する。また、
図４（２）に示すように、この固定マスク３００に圧電
振動片１０を固定した場合に、圧電振動片１０の側面引
き出し電極の形成部分３２４、及び側面接続電極の形成
部分３３４の外側に隙間を設ける。これにより、当該部
分に対する電極材料被膜の形成が可能となる。この固定
マスク３００を使用して、１個の圧電振動片に各種電極
を形成する場合には、前記各電極形成用マスク１００，
２００には、一対の開口部を形成すれば足りる。一方、
同様の側面固定穴３１０を複数個形成した固定マスクを
使用して、複数の圧電振動片に各種電極を形成する場合
には、前記各電極形成用マスクには、各圧電振動片の形
成部分につきそれぞれ一対の開口部を形成する。

【００３３】本実施形態に係る圧電振動片の製造方法に
ついて、図１、図２及び図３を用いて説明する。本実施
形態に係る圧電振動片の製造方法は、励振電極１６の形
成部分、連絡電極１７、表面引き出し電極２２の形成部
分、側面引き出し電極２４の形成部分及び裏面引き出し
電極２６の形成部分に、第１層及び第２層の電極材料被
膜を形成する下層電極膜形成工程と、表面引き出し電極
２２の形成部分、側面引き出し電極２４の形成部分及び
裏面引き出し電極２６の形成部分に、重ねて第３層の電
極材料被膜を形成する上層電極膜形成工程とを有するも
のである。

【００３４】まず、圧電材料から圧電振動片１０の外形
を形成する。上述したように、圧電材料のウエハから同
時に複数個の圧電振動片を形成するのが一般であり、ウ
エハにおいて各圧電振動片の外形をブランクする。ブラ
ンクは、ウエハをエッチングすることによって行う。な
お、ブランク後の圧電振動片は、折り取り部のみによっ
てウエハに接続され、製造行程終了後にウエハから折り
取られて単品状態となる。次に、各圧電振動片に振動部
１２を形成する。振動部１２の形成は、時間制御による
ハーフエッチングによって行う。

【００３５】次に、下層電極膜形成用マスク１００を装
着する。上述したように、各圧電振動片１０の形成部分
に一対の開口部を形成した下層電極膜形成用マスク１０
０を２枚用意して、ウエハの表裏両側に装着する。な
お、圧電振動片１０と一対の開口部とが、図２に示す位
置関係となるように、下層電極膜形成用マスク１００を
装着する。なお、所定の位置に励振電極１６を形成して
所望の特性を実現するため、ウエハに対して下層電極膜
形成用マスク１００の位置決めを行うのが好ましい。位
置決めは、ウエハ又は下層電極膜形成用マスク１００の
一方に形成した係合凹部に対し、他方に形成した係合凸
部を係合させることによって行うことができる。なお、
回転方向にも位置決めするため、係合凹部及び係合凸部
はそれぞれ２箇所以上に形成するのが好ましい。

【００３６】次に、下層電極膜形成用マスク１００を介
して、各種電極の第１層４１及び第２層４２を形成す
る。各層の形成は、スパッタや蒸着等により、各種電極
の形成部分に電極材料被膜を形成することによって行
う。スパッタは、成膜材料の固体に加速した粒子又はイ
オンを衝突させ、空間に放出された成膜材料によって成
膜を行う方法である。まず、圧電材料との接着性に優れ
たＣｒ材料を成膜材料に使用して、各種電極の第１層４
１を形成する。次に、耐蝕性に優れたＡｕ材料を成膜材
料に使用して、各種電極の第２層４２を形成する。

【００３７】下層電極膜形成用マスク１００は、図２に
示すように、表面接続電極の形成部分１３２、側面接続
電極の形成部分１３４、表面引き出し電極の形成部分１
２２、側面引き出し電極の形成部分１２４、連絡電極の
形成部分１１７、及び励振電極の形成部分１１６に第１
開口部１０２を有し、裏面接続電極の形成部分１３６、
側面接続電極の形成部分１３４、裏面引き出し電極の形
成部分１２６、及び側面電極形成部分１２４に第２開口
部を有する。従って、上記の成膜工程により、図１に示
すように、表面接続電極３２、側面接続電極３４、裏面
接続電極３６、表面引き出し電極２２、側面引き出し電
極２４、裏面引き出し電極２６、連絡電極１７、及び励
振電極１６について、第１層４１及び第２層４２が形成
される。

【００３８】次に、上層電極膜形成用マスク２００を装
着する。上述したように、各圧電振動片１０の形成部分
に一対の開口部を形成した上層電極膜形成用マスク２０
０を２枚用意して、ウエハの表裏両側に装着する。な
お、圧電振動片１０と一対の開口部とが、図３に示す位
置関係となるように、上層電極膜形成用マスク２００を
装着する。次に、上層電極膜形成用マスク２００を介し
て、各種電極の第３層４３を形成する。第３層４３の形
成も、スパッタや蒸着等により、各種電極の形成部分に
電極材料被膜を形成することによって行う。具体的に
は、Ａｇ材料を含む導電性接着剤との親和性に優れた、
Ａｇ材料を成膜材料に使用して、各種電極の第３層４３
を形成する。

【００３９】上層電極膜形成用マスク２００は、図３に
示すように、表面接続電極の形成部分２３２、側面接続
電極２３４の形成部分、表面引き出し電極の形成部分２
２２、及び側面引き出し電極の形成部分２２４に第１開
口部１０２を有し、裏面接続電極の形成部分２３６、側
面接続電極の形成部分２３４、裏面引き出し電極の形成
部分２２６、及び側面電極形成部分２２４に第２開口部
を有する。従って、上記の成膜工程により、図３に示す
ように、表面接続電極３２、側面接続電極３４、裏面接
続電極３６、表面引き出し電極２２、側面引き出し電極
２４、及び裏面引き出し電極２６について第３層４３が
形成される。

【００４０】上記のように形成した本実施形態に係る圧
電振動片は、パッケージ内に封入することにより、圧電
振動子として使用することができる。図５に圧電振動子
の説明図を示す。同図（１）は平面図であり、同図
（２）はＤ−Ｄ線における側面断面図である。パッケー
ジ２はセラミック材料等により形成する。また、キャビ
ティ３の底面には電極４及び配線パターン（不図示）を
形成して、パッケージ２の底面に形成した外部端子（不
図示）との導通を可能とする。そして、圧電振動片１０
を片持ち状態で実装する。具体的には、電極４の上に導
電性接着剤５を塗布し、その上に圧電振動片１０の接続
電極３０を配置して固定する。これにより、パッケージ
２の底面の外部端子から、圧電振動片１０の励振電極１
６に通電可能となる。なお、パッケージ２の上部には蓋
部材８を装着して、パッケージ２の内部を窒素雰囲気等
に保持する。

【００４１】また、本実施形態に係る圧電振動片は、集
積回路素子と組み合わせて発振回路を形成することによ
り、圧電発振器として使用することができる。例えば、
図５に示す圧電振動子１と集積回路素子（不図示）と
を、配線パターンを形成したモジュール基板上に実装す
ることにより、圧電発振器モジュールを形成することが
できる。また、図５に示すパッケージ２の内部に、圧電
振動片１０とともに集積回路素子を封入することによ
り、圧電発振器を形成することができる。上記のように
形成した本実施形態に係る圧電振動片により、副振動の
励振強度の抑制、及び電気抵抗値の低減を両立させるこ
とができる。

【００４２】圧電振動片の励振強度は、エネルギ閉じ込
め係数と密接な関係を有する。図６（１）に、圧電振動
片における励振電極形成部分の断面図を示す。図６
（１）において、励振電極１６の幅を２ａとし、振動部
１２の厚さをＨとすれば、エネルギ閉じ込め係数Ｋは、
数式１によって表される。

【数１】 ここでΔは、励振電極１６の形成部分における共振周波
数をｆ２とし、励振電極１６の形成部分以外の部分の共
振周波数をｆ１として、数式２により表される。

【数２】

【００４３】図６（２）には、圧電振動片の主振動及び
副振動の説明図を示す。一般に発振回路では、圧電振動
片を主振動の周波数ｆｍで励振する。そして、副振動の
周波数ｆｓによる励振を回避するには、副振動の励振強
度を抑制する必要がある。

【００４４】ところが、逆メサ型圧電振動片では、振動
部における圧電材料の厚さが薄いので、圧電材料の厚さ
に対する励振電極の厚さの比率が大きくなる。これによ
り、数式１のΔが大きくなって、エネルギ閉じ込め係数
Ｋが大きくなる。このように、逆メサ型圧電振動片で
は、エネルギ閉じ込め係数Ｋが必然的に大きくなって、
副振動の励振強度も大きくなるという問題がある。

【００４５】一方、電極の電気抵抗値ＣＩは、数式３に
よって表される。

【数３】 ただし、ρは抵抗率、Ｌは電極の長さ、ｔは電極膜の厚
さ、及びＷは電極の幅である。上述した副振動の励振強
度を抑制するため、励振電極の厚さを薄くすれば、励振
電極と同時に形成される引き出し電極の厚さも薄くな
る。すると、数式３の電極膜の厚さｔが小さくなるの
で、電気抵抗値ＣＩが増加して、圧電振動片全体として
の電気抵抗が増加するという問題がある。特に引き出し
電極では、電極の長さＬが大きく、電極の幅Ｗが小さい
ので、電気抵抗値ＣＩの増加が顕著になる。そして、圧
電振動片の電気抵抗が増加すると、発振回路の消費電力
が大きくなるばかりでなく、発振回路における発振が困
難ないし不可能となるおそれがある。

【００４６】しかし、本実施形態に係る圧電振動片は、
励振電極に通電するための表面引き出し電極を励振電極
と同一側の周縁部上に形成し、表面引き出し電極に連続
する側面引き出し電極を圧電振動片の側面上に形成し、
側面引き出し電極に連続する裏面引き出し電極を励振電
極とは反対側の周縁部上に形成した構成とした。これに
より、引き出し電極の幅Ｗが増加するので、電気抵抗値
を低減することができる。

【００４７】また、本実施形態に係る圧電振動片の製造
方法は、励振電極の形成部分、表面引き出し電極の形成
部分、側面引き出し電極の形成部分、及び裏面引き出し
電極の形成部分に、電極材料被膜を形成する下層電極膜
形成工程と、表面引き出し電極の形成部分、側面引き出
し電極の形成部分、及び裏面引き出し電極の形成部分
に、重ねて電極材料被膜を形成する上層電極膜形成工程
とを有する構成とした。これにより、引き出し電極の厚
さｔが増加するので、電気抵抗値を低減することができ
る。

【００４８】なお、上層電極膜形成工程により引き出し
電極の厚さを確保することができるので、下層電極膜形
成工程では励振電極の厚さを薄くすることができる。こ
れにより、圧電材料の厚さに対する励振電極の厚さの比
率を小さくすることができる。すると、Δが小さくな
り、エネルギ閉じ込め係数Ｋも小さくなる。従って、副
振動の励振強度を抑制することができる。

【００４９】ところで、圧電振動片をパッケージ等に実
装する際には、Ａｇ材料を含む導電性接着剤が使用され
る。ここで、圧電振動片の接続電極と導電性接着剤との
接着性を向上させるためには、圧電振動片の接続電極を
Ａｇ材料等で形成する必要がある。一方、特性の経時変
化を低減するため、励振電極は耐蝕性に優れたＡｕ材料
等で形成する必要がある。

【００５０】そこで、本実施形態に係る圧電振動片の製
造方法では、前記上層電極膜形成工程において、圧電振
動片を実装するための接合材料に対して親和性を有する
電極材料被膜を形成する構成とした。これにより、圧電
振動片の接合材料と接続電極との接着性を向上させるこ
とができる。一方、上層電極膜形成工程では、耐蝕性に
優れた電極材料で励振電極被膜を形成することにより、
特性の経時変化を低減することができる。

【００５１】

【実施例】図７に、実施例に係る圧電振動片を示す。同
図（１）は平面図であり、同図（２）はＢ−Ｂ線におけ
る正面断面図である。本実施例では、振動部１２におけ
る圧電材料の厚さを周縁部１４より薄く形成し、振動部
１２上に励振電極１６を形成するとともに、励振電極１
６に通電するための表面引き出し電極２２を励振電極１
６と同一側の周縁部１４上に形成し、表面引き出し電極
２２に連続する側面引き出し電極２４を圧電振動片の側
面上に形成した、圧電振動片１１を作成した。なお、表
面接続電極３２、側面接続電極３４、及び裏面接続電極
３６をも形成している。

【００５２】図８に、実施例に係る下層電極膜形成用マ
スクを示す。本実施例では、励振電極の形成部分１１
６、表面引き出し電極の形成部分１２２、及び側面引き
出し電極の形成部分１２４に開口部を有する下層電極膜
形成用マスク１０１を作成した。なお、表面接続電極の
形成部分１３２、側面接続電極の形成部分１３４、及び
裏面接続電極の形成部分１３６にも開口部を有してい
る。

【００５３】図９に、実施例に係る上層電極膜形成用マ
スクを示す。本実施例では、表面引き出し電極の形成部
分２２２、及び側面引き出し電極の形成部分２２４に開
口部を有する上層電極膜形成用マスク２０１を作成し
た。なお、表面接続電極の形成部分２３２、側面接続電
極の形成部分２３４、及び裏面接続電極の形成部分２３
６にも開口部を有している。

【００５４】そして本実施例では、下層電極膜形成用マ
スク１０１を使用して、励振電極１６の形成部分、表面
引き出し電極２２の形成部分、及び側面引き出し電極２
４の形成部分に、Ｃｒ膜５１及びＡｕ膜５２の電極材料
被膜を形成する下層電極膜形成工程と、上層電極膜形成
用マスク２０１を使用して、表面引き出し電極２２の形
成部分、及び側面引き出し電極２４の形成部分に、重ね
てＡｕ膜５３の電極材料被膜を形成する上層電極膜形成
工程とを順次行って、前記圧電振動片１１を作成した。

【００５５】そして、このような圧電振動片１１を複数
個作成し、その電気抵抗値を測定して、図１１に示す従
来の圧電振動片の電気抵抗値と比較した。図１０に電気
抵抗値の測定結果のヒストグラムを示す。同図の左側が
従来の圧電振動片における電気抵抗値の分布であり、そ
の平均値は２２．２Ωである。一方、同図の右側が本実
施例で作成した圧電振動片における電気抵抗値の分布で
あり、その平均値は１９．１Ωである。

【００５６】本実施例では、引き出し電極の厚さを増加
させることにより、圧電振動片の電気抵抗値を１５％程
度低減できることが確認された。これに加えて、上記実
施形態のように裏面引き出し電極を形成し、引き出し電
極の幅を増加させれば、さらなる電気抵抗値の低減が可
能であると考えられる。

【００５７】

【発明の効果】振動部における圧電材料の厚さを周縁部
より薄く形成し、前記振動部上に励振電極を形成し、前
記励振電極に通電するための表面引き出し電極を前記励
振電極と同一側の前記周縁部上に形成し、前記表面引き
出し電極に連続する側面引き出し電極を圧電振動片の側
面上に形成し、前記側面引き出し電極に連続する裏面引
き出し電極を前記励振電極とは反対側の前記周縁部上に
形成する圧電振動片の製造方法であって、前記励振電極
の形成部分、前記表面引き出し電極の形成部分、前記側
面引き出し電極の形成部分及び前記裏面引き出し電極の
形成部分に電極材料被膜を形成する下層電極膜形成工程
と、前記表面引き出し電極の形成部分、前記側面引き出
し電極の形成部分及び前記裏面引き出し電極の形成部分
に重ねて電極材料被膜を形成する上層電極膜形成工程と
を有する構成としたので、電気抵抗値を低減することが
できる。また、副振動の励振強度を抑制することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施形態に係る圧電振動片の説明図であり、
（１）は平面図であり、（２）はＡ−Ａ線における正面
断面図である。

【図２】 実施形態に係る下層電極膜形成用マスクの平
面図である。

【図３】 実施形態に係る上層電極膜形成用マスクの平
面図である。

【図４】 圧電振動片の固定マスクの説明図であり、
（１）はその平面図であり、（２）は圧電振動片を固定
した場合の平面図である。

【図５】 実施形態に係る圧電振動子の説明図であり、
（１）は平面図であり、（２）はＤ−Ｄ線における側面
断面図である。

【図６】 エネルギ閉じ込め係数の説明図であり、
（１）は圧電振動片の励振電極形成部分の断面図であ
り、（２）は圧電振動片の主振動及び副振動を示すグラ
フである。

【図７】 実施例に係る圧電振動片の説明図であり、
（１）は平面図であり、（２）はＢ−Ｂ線における正面
断面図である。

【図８】 実施例に係る下層電極膜形成用マスクの平面
図である。

【図９】 実施例に係る上層電極膜形成用マスクの平面
図である。

【図１０】 圧電振動片の電気抵抗値の測定結果のヒス
トグラムである。

【図１１】 従来技術に係る逆メサ型圧電振動片の説明
図であり、（１）は平面図であり、（２）はＣ−Ｃ線に
おける正面断面図である。

【符号の説明】

１………圧電振動子、２………パッケージ、３………キ
ャビティ、４………電極、５………導電性接着剤、８…
……蓋部材、１０，１１………圧電振動片、１２………
振動部、１４………周縁部、１６………励振電極、１７
………連絡電極、２０………引き出し電極、２２………
表面引き出し電極、２４………側面引き出し電極、２６
………裏面引き出し電極、３０………接続電極、３２…
……表面接続電極、３４………側面接続電極、３６……
…裏面接続電極、４１………第１層、４２………第２
層、４３………第３層、５１………Ｃｒ膜、５２，５３
………Ａｕ膜、１００，１０１………下層電極膜形成用
マスク、１０２………第１開口部、１０４………第２開
口部、１１６………励振電極の形成部分、１１７………
連絡電極の形成部分、１２２………表面引き出し電極の
形成部分、１２４………側面引き出し電極の形成部分、
１２６………裏面引き出し電極の形成部分、１３２……
…表面接続電極の形成部分、１３４………側面接続電極
の形成部分、１３６………裏面接続電極の形成部分、２
００，２０１………上層電極膜形成用マスク、２０２…
……第１開口部、２０４………第２開口部、２２２……
…表面引き出し電極の形成部分、２２４………側面引き
出し電極の形成部分、２２６………裏面引き出し電極の
形成部分、２３２………表面接続電極の形成部分、２３
４………側面接続電極の形成部分、２３６………裏面接
続電極の形成部分、３００………固定マスク、３２４…
……側面引き出し電極の形成部分、３３４………側面接
続電極の形成部分、５１０………圧電振動片、５１２…
……振動部、５１４………周縁部、５１６………励振電
極、５２０………引き出し電極、５３０………接続電
極、５４１………第１層、５４２………第２層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０３Ｈ 9/19 Ｈ０１Ｌ 41/08 Ｌ

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動部における圧電材料の厚さを周縁部
   より薄く形成し、前記振動部上に励振電極を形成し、前
   記励振電極に通電するための表面引き出し電極を前記励
   振電極と同一側の前記周縁部上に形成する圧電振動片の
   製造方法であって、 前記励振電極の形成部分及び前記表面引き出し電極の形
   成部分に電極材料被膜を形成する下層電極膜形成工程
   と、前記表面引き出し電極の形成部分に重ねて電極材料
   被膜を形成する上層電極膜形成工程とを有することを特
   徴とする圧電振動片の製造方法。
2. 【請求項２】 振動部における圧電材料の厚さを周縁部
   より薄く形成し、前記振動部上に励振電極を形成し、前
   記励振電極に通電するための表面引き出し電極を前記励
   振電極と同一側の前記周縁部上に形成し、前記表面引き
   出し電極に連続する側面引き出し電極を圧電振動片の側
   面上に形成する圧電振動片の製造方法であって、 前記励振電極の形成部分、前記表面引き出し電極の形成
   部分及び前記側面引き出し電極の形成部分に電極材料被
   膜を形成する下層電極膜形成工程と、前記表面引き出し
   電極の形成部分及び前記側面引き出し電極の形成部分に
   重ねて電極材料被膜を形成する上層電極膜形成工程とを
   有することを特徴とする圧電振動片の製造方法。
3. 【請求項３】 振動部における圧電材料の厚さを周縁部
   より薄く形成し、前記振動部上に励振電極を形成し、前
   記励振電極に通電するための表面引き出し電極を前記励
   振電極と同一側の前記周縁部上に形成し、前記表面引き
   出し電極に連続する側面引き出し電極を圧電振動片の側
   面上に形成し、前記側面引き出し電極に連続する裏面引
   き出し電極を前記励振電極とは反対側の前記周縁部上に
   形成する圧電振動片の製造方法であって、 前記励振電極の形成部分、前記表面引き出し電極の形成
   部分、前記側面引き出し電極の形成部分及び前記裏面引
   き出し電極の形成部分に電極材料被膜を形成する下層電
   極膜形成工程と、前記表面引き出し電極の形成部分、前
   記側面引き出し電極の形成部分及び前記裏面引き出し電
   極の形成部分に重ねて電極材料被膜を形成する上層電極
   膜形成工程とを有することを特徴とする圧電振動片の製
   造方法。
4. 【請求項４】 前記上層電極膜形成工程では、前記圧電
   振動片を実装するための接合材料に対して親和性を有す
   る電極材料被膜を形成することを特徴とする請求項１な
   いし３のいずれかに記載の圧電振動片の製造方法。
5. 【請求項５】 振動部における圧電材料の厚さを周縁部
   より薄く形成し、前記振動部上に励振電極を形成し、前
   記励振電極に通電するための表面引き出し電極を前記励
   振電極と同一側の前記周縁部上に形成し、前記表面引き
   出し電極に連続する側面引き出し電極を圧電振動片の側
   面上に形成し、前記側面引き出し電極に連続する裏面引
   き出し電極を前記励振電極とは反対側の前記周縁部上に
   形成する圧電振動片の電極形成用マスクであって、 前記励振電極の形成部分、前記表面引き出し電極の形成
   部分、前記側面引き出し電極の形成部分及び前記裏面引
   き出し電極の形成部分に開口部を有し、下層電極膜を形
   成可能とすることを特徴とする圧電振動片の電極形成用
   マスク。
6. 【請求項６】 振動部における圧電材料の厚さを周縁部
   より薄く形成し、前記振動部上に励振電極を形成し、前
   記励振電極に通電するための表面引き出し電極を前記励
   振電極と同一側の前記周縁部上に形成し、前記表面引き
   出し電極に連続する側面引き出し電極を圧電振動片の側
   面上に形成し、前記側面引き出し電極に連続する裏面引
   き出し電極を前記励振電極とは反対側の前記周縁部上に
   形成する圧電振動片の電極形成用マスクであって、 前記表面引き出し電極の形成部分、前記側面電極の形成
   部分及び前記裏面引き出し電極の形成部分に開口部を有
   し、上層電極膜を形成可能とすることを特徴とする圧電
   振動片の電極形成用マスク。
7. 【請求項７】 逆メサ型圧電振動片において、励振電極
   に通電するための引き出し電極を圧電振動片の側面上に
   延長形成して、引き出し電極の面積を増大させたことを
   特徴とする圧電振動片。
8. 【請求項８】 前記引き出し電極を、前記励振電極とは
   反対側の周縁部上に延長形成して、引き出し電極の面積
   を増大させたことを特徴とする請求項７に記載の圧電振
   動片。
9. 【請求項９】 振動部における圧電材料の厚さを周縁部
   より薄く形成し、前記振動部上に励振電極を形成し、前
   記励振電極に通電するための表面引き出し電極を前記励
   振電極と同一側の前記周縁部上に形成し、前記表面引き
   出し電極に連続する側面引き出し電極を前記圧電振動片
   の側面上に形成し、前記側面引き出し電極に連続する裏
   面引き出し電極を前記励振電極とは反対側の前記周縁部
   上に形成したことを特徴とする圧電振動片。
10. 【請求項１０】 逆メサ型圧電振動片において、引き出
    し電極の膜厚を励振電極の膜厚より増大させてなること
    を特徴とする圧電振動片。
11. 【請求項１１】 請求項１ないし４のいずれかに記載の
    圧電振動片の製造方法を使用して製造したことを特徴と
    する圧電振動片。
12. 【請求項１２】 請求項７ないし１１のいずれかに記載
    の圧電振動片をパッケージの内部に封入するとともに、
    前記励振電極に対して通電可能な外部端子を前記パッケ
    ージの外部に形成したことを特徴とする圧電振動子。
13. 【請求項１３】 請求項７ないし１１のいずれかに記載
    の圧電振動片と、集積回路素子とにより、発振回路を形
    成したことを特徴とする圧電発振器。