JP2003198302A - 圧電振動片の製造方法及び圧電振動片を利用した圧電デバイスと、この圧電デバイスを利用した携帯電話装置及び圧電デバイスを利用した電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】音叉型の圧電振動片の各振動腕に形成される長
溝の深さを正確に形成でき、品質の高い圧電振動片を歩
留り良く製造することができる圧電振動片の製造方法を
提供すること。 【解決手段】圧電材料で形成され、基部と、この基部か
ら平行に延びる一対の振動腕とを備える圧電振動片の各
振動腕の圧電材料をハーフエッチングして、長手方向に
延びる長溝を形成し、圧電振動片を製造するための製造
方法であって、前記ハーフエッチング工程として、第１
のハーフエッチング工程（ＳＴ２１）を行って、溝深さ
を測定し（ＳＴ２４）、この測定結果に基づいて、第２
のハーフエッチング工程として追加のハーフエッチング
（ＳＴ２６）を行い、前記第２のハーフエッチング工程
の前に、前記第１のハーフエッチングで形成した溝の表
面に、水の膜を形成する処理（ＳＴ２５）を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電振動片をパッ
ケージに内蔵した圧電デバイスと、これに利用される圧
電振動片の製造方法の改良及び圧電振動片を使用した携
帯電話や電子機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＨＤＤ（ハード・ディスク・ドラ
イブ）、モバイルコンピュータ、あるいはＩＣカード等
の小型の情報機器や、携帯電話、自動車電話、あるいは
ページングシステム等の移動体通信機器において装置の
小型薄型化がめざましく、それらに用いられる圧電デバ
イスも小型薄型化が要求されている。また、それととも
に、装置の回路基板に表面実装が可能な表面実装タイプ
の圧電デバイスが求められている。図１０及び図１１
は、このような圧電デバイスの構成例を示す概略図であ
り、図１０は、圧電デバイスの構成を示す概略平面図、
図１１は、図１０の圧電デバイスのＡ−Ａ線概略断面図
である。

【０００３】図１０及び図１１において、従来の圧電デ
バイス１は、パッケージ６の内部に、圧電振動片２を収
容している。この圧電振動片２は、例えば水晶基板を利
用して形成されている。この圧電振動片２は、パッケー
ジ６の電極部に接合される基部１１と、この基部１１か
ら平行に延びる一対の振動腕４，５を有する音叉型に形
成されている。そして、各振動腕４，５の表裏面（図１
１の上面及び下面）には、それぞれ長溝１２，１２が形
成されており、圧電振動片２の表面には、図示しない駆
動用の金属電極が形成されている。

【０００４】パッケージ６は、セラミック製の複数のシ
ートを積層して内側に所定の内部空間Ｓを形成するよう
にし、その全体が矩形状に形成されている。この内部空
間Ｓにおいて、パッケージ６の内側の底部には、導電性
の接着剤７等を介して、上述した圧電振動片２の基部１
１の引出し電極（図示せず）が電極部３，３上に接合固
定されている。そして、この引出し電極は、上述した図
示しない駆動用の金属電極と、それぞれ一体に連続して
形成されている。また、圧電振動片２の先端部は自由端
とされている。パッケージ６の開放された上端には、低
融点ガラス等のロウ材８を介して、ガラス製の蓋体９が
接合されることにより、封止されている。

【０００５】圧電デバイス１は、以上のように構成され
ており、外部からの駆動電圧が、電極部３と導電性接着
剤７及び引出し電極を介して、圧電振動片２に伝えられ
る。これにより、圧電振動片２の図示しない励振電極か
らの電圧が圧電材料に伝えられることで、一対の振動腕
４，５が屈曲振動を生じ、所定の周波数で振動する。こ
の振動周波数を外部に取り出すことによって、所定の周
波数の出力を得ることができるようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
圧電デバイス１に使用されている圧電振動片２は、その
音叉型の外形形状を所定の薄板状の圧電材料から形成
し、さらに、長溝１２，１２を設ける必要があり、全体
として複雑な形状であり、特に、小さな振動腕４，５の
上面と下面に、それぞれ長溝１２，１２を精度よく形成
する必要があり、その製造方法については、種々検討が
なされている。

【０００７】図１２及び図１３は、現在検討されている
圧電振動片２の製造工程の一例を図１０のＢ−Ｂ線に沿
った切断端面で示す工程図である。図１２において、先
ず、圧電振動片２を形成するための圧電材料の薄板１３
を用意する。この圧電材料の基板である薄板１３は、例
えば、水晶ウエハ等から所定の切断と研磨の工程を経て
得ることができる。この圧電材料の薄板１３の上に、先
ず、耐食膜としてクロム層１４と、その表面に被覆され
る金被膜層１５とが形成される（図１２（ａ））。

【０００８】次に、金被膜層１５の表面に、レジスト１
６を塗布する（図１２（ｂ））。そして、圧電振動片２
の音叉型の外形形状に沿ったマスクを当てて、圧電振動
片２を形成するためにエッチングにより除かれる箇所に
対応したレジストを感光させ（図１２（ｃ））、レジス
トの感光部を除去する（図１２（ｄ））。

【０００９】続いて、レジスト１６に覆われていないク
ロム層１４と、金被膜層１５とを、所定のエッチング液
により、それぞれ除去し（図１２（ｅ））、レジスト１
６を剥離する（図１２（ｆ））。これにより、圧電材料
の薄板１３の表面で、振動腕と対応して材料が残される
部分にだけ、クロム層１４と、金被膜層１５とでなる耐
食膜が形成される。次に、図１３（ｇ）に示すように、
全面に再度レジスト１７を塗布し、圧電振動片２の振動
腕４，５の各上面と下面とに形成される合計４つの長溝
１２の形状に沿ったマスクを当てて、長溝１２を形成す
るためにエッチングにより除かれる箇所に対応したレジ
スト１７ｂを感光させる（図１３（ｈ））。この時、同
時に振動腕４，５以外の箇所のレジスト１７ａも感光さ
れる。そして、レジストの感光部１７ａ，１７ｂを除去
する（図１３（ｉ））。

【００１０】次いで、レジストの感光部１７ａを除去す
ることにより、露出した圧電材料１３をエッチングして
圧電振動片２の外形を形成し（図１３（ｊ））、次に、
長溝１２の部分を形成する。ここで、圧電材料１３が水
晶である場合には、エッチング液として、例えば、フッ
酸及びフッ化アンモニウムの混合液が使用される。

【００１１】すなわち、長溝１２を形成する箇所に対応
して、レジスト１７から露出された金被膜層１５ａの箇
所と、その下のクロム層１４の対応した箇所を、それぞ
れエッチングにより除去する（図１３（ｋ））。この状
態で、長溝１２を形成すべき箇所の圧電材料が露出する
から、対応するエッチング液を用いて、この部分をハー
フエッチングする（図１３（ｌ））。最後に、レジスト
１７と金被膜層１５、その下のクロム層１４をそれぞれ
除去することで、振動腕４，５の表裏両面に、長溝１
２，１２，１２，１２がそれぞれ形成される（図１３
（ｍ））。

【００１２】図１４は、図１３（ｌ）で説明した、長溝
１２のハーフエッチング工程の処理を、さらに詳しく説
明するためのフロー図である。長溝１２を形成する箇所
に対応して、レジスト１７から露出された金被膜層１５
ａの箇所と、その下のクロム層１４の対応した箇所が、
それぞれエッチングにより除去されているから、長溝１
２を形成すべき箇所の圧電材料が露出している。この露
出箇所４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ（図１３（ｋ）参照）に
ついて、先ず、第１のハーフエッチングを行う（ＳＴ１
１）。次いで、エッチング液を水で洗い流して（ＳＴ１
２）、スピンナーにかけて乾燥させる（ＳＴ１３）。

【００１３】続いて、第１のハーフエッチングにより形
成された溝の深さを測定し（ＳＴ１４）、その測定結果
に対応して、エッチング時間等を決めて、追加のハーフ
エッチングとして、第２のハーフエッチングを行う（Ｓ
Ｔ１５）。第２のハーフエッチング後、エッチング液を
水で流し（ＳＴ１６）、スピンナーにかけて乾燥させ
（ＳＴ１７）、再度、形成した溝の深さを測定する（Ｓ
Ｔ１８）。測定結果が所定値に収まっていれば、エッチ
ング工程を終了する（ＳＴ１９）。その後、表面に所定
の電極膜を形成することにより、圧電振動片２が完成さ
れる。

【００１４】図１５は、以上の製造工程により形成され
た圧電振動片２の各振動腕４，５に形成された長溝１
２，１２の不良例を示している。上述の工程において、
各ハーフエッチングを行う場合に、エッチングすべき圧
電材料の表面に、部分的に気泡が付着していると、エッ
チング液に浸漬しても、気泡が付着した箇所は、エッチ
ング液に十分接触することができない。このため、部分
的にエッチングが不十分になってしまい、長溝１２，１
２の形状が不均一になったり（図１５（ａ））、長溝１
２，１２の深さが不十分となったりする（図１５
（ｂ））という欠点があった。

【００１５】本発明は、上述の問題を解決するためにな
されたものであり、音叉型の圧電振動片の各振動腕に形
成される長溝の深さを正確に形成でき、品質の高い圧電
振動片を歩留り良く製造することができる圧電振動片の
製造方法と、このような圧電振動片を利用した圧電デバ
イス及び、この圧電デバイスを利用した携帯電話装置及
び電子機器を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上述の目的は、請求項１
の発明によれば、圧電材料で形成され、基部と、この基
部から平行に延びる一対の振動腕とを備える圧電振動片
の各振動腕の圧電材料をハーフエッチングして、長手方
向に延びる長溝を形成し、圧電振動片を製造するための
製造方法であって、前記ハーフエッチング工程として、
第１のハーフエッチング工程を行って、溝深さを測定
し、この測定結果に基づいて、第２のハーフエッチング
工程として追加のハーフエッチングを行い、前記第２の
ハーフエッチング工程の前に、前記第１のハーフエッチ
ングで形成した溝の表面に、水の膜を形成する処理を行
う、圧電振動片の製造方法により、達成される。

【００１７】請求項１の構成によれば、追加のハーフエ
ッチングを行う前に、前記第１のハーフエッチングで形
成した溝の表面に、水の膜を形成している。このため、
水の膜が形成された箇所には、気泡が付着しないので、
エッチング液に浸漬したとき、気泡が圧電材料とエッチ
ング液との間に残って、エッチング作用を妨げることが
ない。すなわち、水の膜が予め形成されている箇所は、
エッチング液との濡れ性がよく、良好なエッチングが進
行するので、予め計算したエッチング時間に対応したエ
ッチング深さの溝を精密に形成することができる。

【００１８】請求項２の発明は、請求項１の構成におい
て、前記第１のハーフエッチング工程の前に、前記圧電
振動片を形成するための圧電材料の表面に、水の膜を形
成する処理を行うことを特徴とする。請求項２の構成に
よれば、追加ハーフエッチングの際だけでなく、第１の
ハーフエッチングに先行して、エッチングすべき箇所に
水の膜が形成されるから、第１のハーフエッチングの際
にも、正確なエッチング深さを実現できる。

【００１９】請求項３の発明は、請求項１または２のい
ずれかの構成において、前記溝の表面、または前記圧電
材料の表面に、水の膜を形成する処理が、水の膜を形成
すべき部分に、純水をかけることにより行われることを
特徴とする。請求項３の構成によれば、水の膜を形成す
る処理が、水の膜を形成すべき部分に、純水をかけるこ
とにより行われるようにすると、製造工程において、純
水を噴射するシャワー等を増設するだけの簡単な付加設
備により実現できる。

【００２０】請求項４の発明は、請求項１または２のい
ずれかの構成において、前記溝の表面、または前記圧電
材料の表面に、水の膜を形成する処理は、水の膜を形成
すべき材料を純水に浸漬させることにより行われること
を特徴とする。請求項４の構成によれば、水の膜を形成
する処理が、水の膜を形成すべき材料を純水に浸漬させ
ることにより行われるようにすると、製造工程に備えら
れている洗浄用の純水槽をそのまま利用して実現でき
る。

【００２１】請求項５の発明は、請求項４の構成におい
て、前記第１及び第２のハーフエッチング工程が、圧電
材料でなるウエハ状の基板を用いて形成される複数の前
記圧電振動片に対応して、複数の箇所で同時に行われる
工程であって、前記ウエハ状の基板を、複数枚が互いに
間隔を詰めて並べて、保持手段に保持された状態で、こ
の保持手段を純水に浸漬されることにより、前記水の膜
を形成する処理が行われるようにしたことを特徴とす
る。請求項５の構成によれば、ウエハ状の基板を、複数
枚が互いに間隔を詰めて並べて、保持手段に保持された
状態で、純水に浸漬させることにより、水の膜を形成す
る処理が、一度に多数枚のウエハ状基板に関して、実現
できるので、製造効率が向上する。

【００２２】上述の目的は、請求項６の発明によれば、
圧電材料で形成され、基部と、この基部から平行に延び
る一対の振動腕とを備える圧電振動片の各振動腕の圧電
材料がハーフエッチングされて、長手方向に延びる長溝
が形成されるようにした圧電振動片を有する圧電デバイ
スであって、前記圧電振動片の前記長溝が、溝を形成す
るための少なくとも２度のハーフエッチング工程と、こ
れらハーフエッチング工程の間で、前記溝を形成すべき
箇所の表面に、水の膜を形成する処理とを含んで形成さ
れている、圧電デバイスにより、達成される。

【００２３】上述の目的は、請求項７の発明によれば、
圧電材料で形成され、基部と、この基部から平行に延び
る一対の振動腕とを備える圧電振動片の各振動腕の圧電
材料がハーフエッチングされて、長手方向に延びる長溝
が形成されるようにした圧電振動片を有する圧電デバイ
スを利用した携帯電話装置であって、前記圧電振動片の
前記長溝が、溝を形成するための少なくとも２度のハー
フエッチング工程と、これらハーフエッチング工程の間
で、前記長溝の表面に、水の膜を形成する処理とを含ん
で形成されている、圧電デバイスにより、制御用のクロ
ック信号を得るようにした、携帯電話装置により、達成
される。

【００２４】上述の目的は、請求項８の発明によれば、
圧電材料で形成され、基部と、この基部から平行に延び
る一対の振動腕とを備える圧電振動片の各振動腕の圧電
材料がハーフエッチングされて、長手方向に延びる長溝
が形成されるようにした圧電振動片を有する圧電デバイ
スを利用した電子機器であって、前記圧電振動片の前記
長溝が、溝を形成するための少なくとも２度のハーフエ
ッチング工程と、これらハーフエッチング工程の間で、
前記長溝の表面に、水の膜を形成する処理とを含んで形
成されている、圧電デバイスにより、制御用のクロック
信号を得るようにした、電子機器により、達成される。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の圧電デバイスの
第１の実施の形態を示しており、図１はその概略平面
図、図２は図１のＣ−Ｃ線概略断面図である。これらの
図において、圧電デバイス３０は、圧電振動子を構成し
た例を示しており、圧電デバイス３０は、パッケージ３
６内に圧電振動片３２を収容している。パッケージ３６
は、例えば、セラミックグリーンシートを積層して焼結
した酸化アルミニウム質焼結体等の基板で、浅い箱状に
形成されている。各積層基板（図示せず）は、その内側
に所定の孔を形成することで、積層した場合に内側に所
定の内部空間Ｓを形成するようにされている。

【００２６】パッケージ３６の内部空間Ｓ内の図におい
て左端部付近において、内部空間Ｓに露出して底部を構
成するベースとなる積層基板には、Ａｕ及びＮｉメッキ
が施された電極部３１，３１が設けられている。この電
極部３１，３１は、外部と接続されて、駆動電圧を供給
するものである。この各電極部３１，３１の上に導電性
接着剤４３，４３が塗布され、この導電性接着剤４３，
４３の上に圧電振動片３２の基部５１が載置されて、導
電性接着剤４３，４３が硬化されるようになっている。

【００２７】圧電振動片３２の基部５１の導電性接着剤
４３，４３と触れる部分には、駆動電圧を伝えるための
引出電極（図示せず）が形成されており、これにより、
圧電振動片３２は、駆動用電極がパッケージ３６側の電
極部３１，３１と導電性接着剤４３，４３を介して、電
気的に接続されている。

【００２８】圧電振動片３２は、例えば水晶で形成され
ており、水晶以外にもタンタル酸リチウム，ニオブ酸リ
チウム等の圧電材料を利用することができる。本実施形
態の場合、圧電振動片３２は、小型に形成して、必要な
性能を得るために、特に図示する形状とされている。す
なわち、圧電振動片３２は、例えば、その全長が２ｍｍ
ないし３ｍｍ程度とされており、極めて小さな部品であ
る。この圧電振動片３２は、パッケージ３６側と後述す
るようにして固定される基部５１と、この基部５１の一
端部において、好ましくは、部分的に両側から縮幅する
ことで、括れるようにして設けられた切り欠き部５３，
５３と、この切り欠き部５３，５３より幅広く形成され
た領域である拡幅部５２，５２とを有している。さら
に、圧電振動片３２は、この拡幅部５２，５２を基端と
して、図において右方に向けて、二股に別れて平行に延
びる一対の振動腕３４，３５を備えており、全体が音叉
のような形状とされた、所謂、音叉型圧電振動片が利用
されている。

【００２９】さらに、この圧電振動片３２に一対の振動
腕３４，３５には、図１に示されているように、その長
さ方向に沿って、長溝４５，４６が形成されている。長
溝４５，４６は、振動腕３４，３５の幅方向の中心と、
これら長溝４５，４６の幅方向の中心が、一致するよう
に位置合わせして構成されている。各長溝４５，４６
は、同じ構造で、図２には、振動腕３４の長溝４５，４
５の厚み方向の構造が示されている。図示されているよ
うに、長溝４５，４５は、振動腕３４の上面と下面にそ
れぞれ形成されている。各長溝４５，４５は、振動腕３
４の厚みを薄くすることにより形成されており、後述す
るハーフエッチングで形成される。このように、圧電振
動片３２では、各振動腕３４，３５に長溝４５，４６を
設けて、図示しない電極を形成することで、より高い振
動性能を得ることができる。

【００３０】パッケージ３６の開放された上端には、低
融点ガラス等のロウ材３３を介して、蓋体３９が接合さ
れることにより、封止されている。蓋体３９は、外部か
らレーザ光Ｌを照射して、圧電振動片３２上に電極膜の
一部を蒸散させることによって周波数調整を行うため
に、光を透過する材料，例えば、ガラスで形成されてい
る。

【００３１】また、パッケージ３６の底面のほぼ中央付
近には、パッケージ３６を構成する２枚の積層基板（図
示せず）に連続する貫通孔３７ａ，３７ｂを形成するこ
とにより、開口３７が設けられている。この開口３７を
構成する２つの貫通孔のうち、パッケージ内部に開口す
る第１の孔３７ａに対して、第２の孔である外側の貫通
孔３７ｂは、より大きな内径を備えるようにされてい
る。これにより、開口３７は段つき開口とされており、
好ましくは、第２の孔である貫通孔３７ｂの段部と、貫
通孔３７ａの孔内周面には金属が被覆されている。

【００３２】すなわち、パッケージ３６内に圧電振動片
３２を固定した後で、開口３７には、金属製封止材３８
が充填されることにより、パッケージ３６内を気密状態
に封止する。その後、透明な蓋体３９を介して、外部か
らレーザ光Ｌを圧電振動片３２の図示しない金属被膜に
照射し、その一部を蒸散させることにより、質量削減方
式の周波数調整を行うことができるようにされている。

【００３３】ここで、開口３７に充填される金属製封止
材３８としては、例えば、金（Ａｕ）と錫（Ｓｎ）によ
る合金が用いられ、第２の孔３７ｂの段部と、貫通孔３
７ａの内周面の金属被覆部には、ニッケルメッキによる
下地層の上に金メッキを被覆した構成が適している。

【００３４】さらに、この実施形態では、パッケージ３
６を構成する積層基板の最下層の基板には、図において
右端部付近に孔を形成することにより、この積層基板の
厚みに対応した凹部４２が形成されている。この凹部４
２は、圧電振動片３２の自由端３２ｂの下方に位置して
いる。これにより、本実施形態では、パッケージ３６に
外部から衝撃が加わった場合に、圧電振動片３２の自由
端３２ｂが、矢印Ｅ方向に変位して振れた場合において
も、パッケージ３６の内側底面と当接されることを有効
に防止されるようになっている。

【００３５】次に、圧電デバイス３０の圧電振動片３２
の製造方法について、詳しく説明する。本実施形態の圧
電振動片３２の製造方法は、ハーフエッチング工程を除
き、図１２及び図１３で説明した工程と共通である。す
なわち、特に、圧電振動片３２の外形をエッチングする
ために、圧電振動片の外形に対応した耐食膜を形成する
までの工程（図１２の工程に相当）は同一であるから、
重複する説明は省略し、既に説明した図１３の工程に対
応した工程から説明する。すなわち、本実施形態の製造
工程を示す図３は、既に説明した図１３の工程に対応し
ており、図１の切断線Ｄ−Ｄに沿って断面で示した工程
図である。

【００３６】圧電材料の基板６３の表面で、振動腕と対
応して材料が残される部分にだけ、クロム層６４と、金
被膜層６５とでなる耐食膜が形成される。次に、図３
（ｇ）に示すように、全面にレジスト６７を塗布し、圧
電振動片３２の振動腕３４，３５の各上面と下面とに形
成される合計４つの長溝４５，４５，４６，４６の形状
に沿ったマスクを当てて、これら長溝を形成するために
エッチングにより除かれる箇所に対応したレジスト６７
ｂを感光させる（図３（ｈ））。この時、同時に振動腕
３４，３５以外の箇所のレジスト６７ａも感光される。
そして、レジストの感光部６７ａ，６７ｂを除去する
（図３（ｉ））。

【００３７】次いで、レジストの感光部６７ａを除去す
ることにより、露出した圧電材料６３をエッチングして
圧電振動片３２の外形を形成し（図３（ｊ））、次に、
長溝４５，４６の部分を形成する。すなわち、長溝を形
成する箇所に対応して、レジスト６７から露出された金
被膜層６５ａの箇所と、その下のクロム層６４の対応し
た箇所を、それぞれエッチングにより除去する（図３
（ｋ））。この状態で、長溝を形成すべき箇所の圧電材
料が露出するから、対応するエッチング液を用いて、こ
の部分をハーフエッチングする（図３（ｌ））。最後
に、レジスト６７と金被膜層６５、その下のクロム層６
４をそれぞれ除去することで、振動腕３４，３５の表裏
両面に、長溝４５，４５，４６，４６がそれぞれ形成さ
れる（図３（ｍ））。

【００３８】図４は、圧電材料の基板６３を保持して、
エッチング及びハーフエッチング作業を行うための保持
手段の例を示している。この保持手段７０は、製品スタ
ンドであり、略長方形の向かい合う側壁７５，７５を平
行にして、所定の間隔を保持するように、両端部が端部
枠体７６，７６により結合されている。これら側壁７
５，７５は、一方向に長い形状であり、側壁７５，７５
の間には、所定間隔毎に、支持枠７３，７３が形成され
ている。

【００３９】側壁７５，７５の向かい合う内面には、ス
リット７４，７４が、互いに短い間隔をおいて、複数ま
たは多数形成されている。各スリット７４，７４には、
図４に示すように、それぞれ、圧電材料の基板６３が収
容されるようになっている。ここで、圧電材料の基板６
３は、例えば、水晶ウエハであり、この製造工程によっ
て、ひとつの基板６３に多数の圧電振動片３２が同時に
形成されるようになっている。すなわち、圧電材料の基
板６３は、正方形もしくは長方形の薄い水晶基板であ
り、この基板上に、縦横に多数の圧電振動片３２を位置
取りして、同時に形成することができる。すなわち、各
圧電振動片３２は、ひとつの基板６３上に、一方向に並
ぶ各列に関して、それぞれ複数の圧電振動片３２が同時
に形成されるようになっている。また、保持手段７０に
は、上下の開口７２，７２、端部の開口７７，７７が形
成されていることにより、後述する処理において、液体
がこれらの開口を通って自由に内部を通過できるように
なっている。

【００４０】図６は、上述した保持手段７０を収容する
バスケット８１を用いた処理設備の説明図である。本実
施形態の製造工程の処理設備では、例えば、２つの処理
層８５，８６が設けられている。処理層８５は、例え
ば、エッチング層で、圧電材料の基板６３の種類に適合
したエッチング液が収容されている。この実施形態で
は、圧電材料の基板６３は、水晶であるから、例えば、
所定濃度のフッ酸及びフッ化アンモニウムの混合液が収
容されている。処理層８６は、洗浄層であり、本実施形
態では、例えば、純水が収容されている。処理層は２層
に限らず、さらに、例えば、界面活性剤を収容したリン
ス層等を付加してもよい。また、本実施形態の製造工程
では、洗浄層８６に純水を満たしているが、純水はシャ
ワー設備により、供給するようにしてもよい。

【００４１】バスケット８１は、複数の保持手段７０を
入れることが出来、少なくとも、内部に液体が侵入しや
すい形態とされ、本実施形態では、カゴ状に形成されて
いる。バスケット８１には、把手８２等の支持手段を設
け、把手８２には、これに適合した形態の掛止手段とし
てのフック８３が掛止されるようになっている。フック
８３は、上方で支持されて、矢印Ｆ方向に昇降できると
ともに、矢印Ｇに沿った処理工程の方向に移動されるよ
うになっている。これにより、保持手段７０を収容した
バスケット８１は、エッチング層８５に浸漬された後、
フック８３により、上昇されて、矢印Ｆ方向に移動し、
洗浄層８６内に浸漬されるようになっている。

【００４２】図５は、図３（ｌ）で説明した、長溝４
５，４６のハーフエッチング工程の処理を、さらに詳し
く説明するためのフロー図である。長溝４５，４６を形
成する箇所に対応して、レジスト６７から露出された金
被膜層６５ａの箇所と、その下のクロム層６４の対応し
た箇所が、それぞれエッチングにより除去されているか
ら、長溝４５を形成すべき箇所の圧電材料が露出してい
る。この露出箇所６４ａ，６４ｂ，６５ａ，６５ｂ（図
３（ｋ）参照）について、先ず、第１のハーフエッチン
グ工程として、第１のハーフエッチングを行う（ＳＴ２
１）。

【００４３】この場合、エッチング液として、例えば、
フッ酸及びフッ化アンモニウムの混合液を用いて、エッ
チングレートとして、１．４０μ／分にその濃度等を調
整し、液温度を摂氏６４．５度（開始温度）から６５．
０度（終了温度）として、２５分間ハーフエッチングす
ることによって、３６μ程度の平均深さの溝を形成す
る。次いで、エッチング液を水で洗い流して（ＳＴ２
２）、スピンナーにかけて乾燥させる（ＳＴ２３）。次
に、圧電材料の基板６３の複数の箇所において、形成さ
れた溝の深さを計測し、上述の平均深さを達成している
か否かを測定する（ＳＴ２４）。

【００４４】次いで、第１のハーフエッチングで形成し
た溝の表面に、水の膜を形成する処理を行う。この水の
膜を形成する処理には、種々の方法があるが、ＳＴ２４
の測定を行った圧電材料の基板６３を保持手段７０に収
容して、バスケット８１に移し、図６に示すようにし
て、純水の収容された処理層である洗浄層８６に浸漬し
て行ってもよい。また、特定の処理層を用いないで、純
水を工程上に配置したシャワー（図示せず）から噴射し
て、圧電材料の基板６３に注ぐようにしてもよい。さら
に、好ましくは、第１のハーフエッチングで形成した溝
の表面に、水の膜を形成する処理を行った後で、他の処
理層（図示せず）に、所定の界面活性剤を収容してリン
ス槽を設けておき、このリンス槽に、水の膜を形成する
処理を行った後の圧電材料の基板６３を浸漬してもよ
い。

【００４５】続いて、圧電材料の基板６３を保持手段７
０に収容した状態で、これらが収容されたバスケット８
１をエッチング槽８５に浸漬させ、例えば、エッチング
レートを１．４６μ／分として、開始液温摂氏６５．０
度、終了液温６４．１度として約４分間程度かけて、第
２のハーフエッチング工程に相当するハーフエッチング
処理を行う（ＳＴ２６）。

【００４６】第２のハーフエッチング工程の後、例え
ば、バスケット８１を洗浄槽８６に移して、エッチング
液を水で流し（ＳＴ２７）、スピンナーにかけて乾燥さ
せ（ＳＴ２８）、再度、形成した溝の深さを測定する
（ＳＴ２９）。測定結果が所定値に収まっていれば、エ
ッチング工程を終了する（ＳＴ３０）。その後、表面に
所定の電極膜を形成することにより、圧電振動片３２が
完成される。

【００４７】以上のように、本実施形態の製造方法で
は、圧電振動片３２の各振動腕３４，３５に形成する長
溝をエッチングする場合に、第２のハーフエッチング工
程である追加のハーフエッチングを行う前に、第１のハ
ーフエッチング工程で形成した溝の表面に、水の膜を形
成している。このため、水の膜が形成された箇所には、
気泡が付着しないので、エッチング液に浸漬したとき、
気泡が圧電材料とエッチング液との間に残って、エッチ
ング作用を妨げることがない。すなわち、水の膜が予め
形成されている箇所は、エッチング液との濡れ性がよ
く、良好なエッチングが進行するので、予め計算したエ
ッチング時間に対応したエッチング深さの溝を精密に形
成することができる。

【００４８】また、上述の製造工程では、第２のハーフ
エッチング工程に先行して、圧電材料６３の表面に、水
の膜を形成する処理を行っているが、これに限らず、第
１のハーフエッチング工程に先行して、エッチングすべ
き箇所に水の膜を形成することもできる。この場合は、
第１のハーフエッチング工程においても、正確なエッチ
ング深さを実現できる。さらに、圧電材料６３の表面の
エッチングすべき箇所に水の膜を形成する処理は、純水
をかけることにより行われるようにすると、製造工程
に、純水を噴射するシャワー等を増設するだけの簡単な
付加設備により実現できる。

【００４９】また、水の膜を形成する処理が、水の膜を
形成すべき材料を純水に浸漬させることにより行われる
ようにすると、図６で説明したように、製造工程に普通
に備えられている洗浄用の純水槽をそのまま利用して実
現できる。さらにまた、圧電材料でなるウエハ状の基板
６３を複数枚もしくは多数枚収容できる図４のような保
持手段７０を利用すれば、ウエハ状の基板６３を、複数
枚が互いに間隔を詰めて並べて、保持手段に保持された
状態で、純水に浸漬させることができる。このため、水
の膜を形成する処理が、一度に多数枚のウエハ状基板６
３に関して実現できるので、製造効率が向上する。

【００５０】図７は、図１２ないし図１４で説明した方
法で、長溝を形成した場合と、本実施形態の方法で長溝
を形成した場合の不良率の比較をした表であり、図７
（ａ）が図１２ないし図１４の方法の場合、図７（ｂ）
が本実施形態の方法の場合である。比較して判明するよ
うに、図７（ａ）では、基板１３の各列に関して、表面
と裏面（図１１における圧電振動片２の上面と下面に相
当）のいずれかで、複数の製品の長溝１２が、狙い値で
ある４３μの溝深さを達成できなかった。これに対し
て、図７（ｂ）が本実施形態の方法の場合では、長溝４
５，４６で、不良が発生している例はない。

【００５１】図８は、本発明の圧電デバイスの第２の実
施形態の構成を示す概略断面図である。図において、圧
電デバイス１００は、圧電振動片３２を用いて、圧電発
振器を形成した例を示しており、第１の実施の形態と同
一の符号を付した箇所は共通する構成であるから、重複
した説明は省略し、相違点を中心に説明する。

【００５２】パッケージ１０１は、その製造の際に、第
１の実施形態のパッケージ３６よりも多くのセラミック
シートの積層基板を用いて製造されている。これによ
り、パッケージ１０１には、図８に示すように、増えた
分の積層基板を利用して中央付近に凹部１０２が形成さ
れており、その内側底部には、図示しない電極が設けら
れている。この電極上には、集積回路１０３が実装され
ている。集積回路１０３は、所定の分周回路等を構成し
ていて、圧電振動片３２の駆動電極と電気的に接続さ
れ、集積回路１０３から出力された駆動電圧が圧電振動
片３２に与えられるようになっている。

【００５３】圧電デバイス１００に収容されている圧電
振動片３２は、上述の製造方法により形成されている。
これにより、これらの構成に基づく共通の作用効果を発
揮することができる。このように、本発明は、圧電振動
子に限らず、図８のような圧電発振器やフィルタ等、そ
の名称に係わらず、パッケージ内に圧電振動片を収容し
て、蓋体により封止する構成のあらゆる圧電デバイスに
適用できる。

【００５４】図９は、本発明の上述した実施形態に係る
圧電デバイスを利用した電子機器の一例としてのデジタ
ル式携帯電話装置の概略構成を示す図である。図におい
て、送信者の音声を受信するマイクロフォン３０８及び
受信内容を音声出力とするためのスピーカ３０９を備え
ており、さらに、送受信信号の変調及び復調部に接続さ
れた制御部としての集積回路等でなるコントローラ３０
１を備えている。

【００５５】コントローラ３０１は、送受信信号の変調
及び復調の他に画像表示部としてのＬＣＤや情報入力の
ための操作キー等でなる情報の入出力部３０２や、ＲＡ
Ｍ，ＲＯＭ等でなる情報記憶手段３０３の制御を行うよ
うになっている。このため、コントローラ３０１には、
例えば、圧電デバイス３０が取り付けられて、その出力
周波数をコントローラ３０１に内蔵された所定の分周回
路（図示せず）等により、制御内容に適合したクロック
信号として利用するようにされている。このコントロー
ラ３０１に取付けられる圧電デバイス３０は、圧電デバ
イス３０単体でなくても、圧電デバイス３０と、所定の
分周回路等とを組み合わせた発振器である図８のような
圧電デバイス１００であってもよい。

【００５６】コントローラ３０１は、さらに、温度補償
水晶発振器（ＴＣＸＯ）３０５と接続され、温度補償水
晶発振器３０５は、送信部３０７と受信部３０６に接続
されている。これにより、コントローラ３０１からの基
本クロックが、環境温度が変化した場合に変動しても、
温度補償水晶発振器３０５により修正されて、送信部３
０７及び受信部３０６に与えられるようになっている。

【００５７】このように、制御部を備えた携帯電話装置
３００のような電子機器に、上述した実施形態に係る圧
電デバイスを利用することにより、音叉型の圧電振動片
３２の各振動腕３４，３５に形成される長溝４５，４６
が正確に形成されているので、高精度の振動性能を備
え、正確に動作させることができ、圧電デバイスの性能
が向上し、正確なクロック信号を生成することができ
る。

【００５８】本発明は上述の実施形態に限定されない。
また、各実施形態の各構成はこれらを適宜相互に組み合
わせたり、その一部を省略し、図示しない他の構成と組
み合わせることができる。

【００５９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、音
叉型の圧電振動片の各振動腕に形成される長溝の深さを
正確に形成でき、品質の高い圧電振動片を歩留り良く製
造することができる圧電振動片の製造方法と、このよう
な圧電振動片を利用した圧電デバイス及び、この圧電デ
バイスを利用した携帯電話装置及び電子機器を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の圧電デバイスの第１の実施形態を示
す概略平面図。

【図２】 図１のＣ−Ｃ線概略断面図。

【図３】 図１の圧電デバイスの圧電振動片の製造工程
の一部について、図１の切断線Ｄ−Ｄに沿って断面で示
した工程図。

【図４】 図１の圧電デバイスの圧電振動片の製造工程
で使用する圧電材料の基板を保持する保持手段の形成例
を示す概略斜視図。

【図５】 図１の圧電デバイスの圧電振動片の製造工程
におけるハーフエッチング工程のフローチャート。

【図６】 図４の保持手段を収容するバスケットと、バ
スケットを浸漬する処理槽を備えた設備の説明図。

【図７】 図１２ないし図１４で説明した方法で、長溝
を形成した場合と、本実施形態の方法で長溝を形成した
場合の不良率の比較をした表であり、（ａ）は、図１２
ないし図１４の方法の場合、（ｂ）は、本実施形態の方
法の場合。

【図８】 本発明の圧電デバイスの第２の実施形態の概
略断面図。

【図９】 本発明の各実施形態に係る圧電デバイスを利
用した電子機器の一例としてのデジタル式携帯電話装置
の概略構成を示す図。

【図１０】 従来の圧電デバイスの一例を示す概略平面
図。

【図１１】 図１０のＡ−Ａ線概略断面図。

【図１２】 図１０の圧電デバイスの圧電振動片の製造
方法として検討されている製造工程について、図１０の
切断線Ｂ−Ｂに沿って断面で示した工程図。

【図１３】 図１０の圧電デバイスの圧電振動片の製造
方法として検討されている製造工程について、図１０の
切断線Ｂ−Ｂに沿って断面で示した工程図。

【図１４】 図１０及び図１１の圧電デバイスの圧電振
動片の製造工程におけるハーフエッチング工程のフロー
チャート。

【図１５】 図１０及び図１１の圧電デバイスの圧電振
動片の製造工程により、部分的にエッチングが不十分に
なった例を示す図で、（ａ）は長溝の形状が不均一にな
った例、（ｂ）は長溝の深さが不十分となった例。

【符号の説明】

３０，１００・・・圧電デバイス、３１・・・電極部、
３２・・・圧電振動片、３６，１０１・・・パッケー
ジ、、３９・・・蓋体、４３・・・導電性接着剤、４
５，４６・・・長溝、６３・・・圧電材料の基板、６４
・・・クロム層、６５・・・金被覆層

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電材料で形成され、基部と、この基部
   から平行に延びる一対の振動腕とを備える圧電振動片の
   各振動腕の圧電材料をハーフエッチングして、長手方向
   に延びる長溝を形成し、圧電振動片を製造するための製
   造方法であって、 前記ハーフエッチング工程として、 第１のハーフエッチング工程を行って、溝深さを測定
   し、 この測定結果に基づいて、第２のハーフエッチング工程
   として追加のハーフエッチングを行い、 前記第２のハーフエッチング工程の前に、前記第１のハ
   ーフエッチングで形成した溝の表面に、水の膜を形成す
   る処理を行うことを特徴とする、圧電振動片の製造方
   法。
2. 【請求項２】 前記第１のハーフエッチング工程の前
   に、前記圧電振動片を形成するための圧電材料の表面
   に、水の膜を形成する処理を行うことを特徴とする、請
   求項１に記載の圧電振動片の製造方法。
3. 【請求項３】 前記溝の表面、または前記圧電材料の表
   面に、水の膜を形成する処理が、水の膜を形成すべき部
   分に、純水をかけることにより行われることを特徴とす
   る、請求項１または２に記載の圧電振動片の製造方法。
4. 【請求項４】 前記溝の表面、または前記圧電材料の表
   面に、水の膜を形成する処理は、水の膜を形成すべき材
   料を純水に浸漬させることにより行われることを特徴と
   する、請求項１または２に記載の圧電振動片の製造方
   法。
5. 【請求項５】 前記第１及び第２のハーフエッチング工
   程が、圧電材料でなるウエハ状の基板を用いて形成され
   る複数の前記圧電振動片に対応して、複数の箇所で同時
   に行われる工程であって、 前記ウエハ状の基板を、複数枚が互いに間隔を詰めて並
   べて、保持手段に保持された状態で、この保持手段を純
   水に浸漬されることにより、前記水の膜を形成する処理
   が行われるようにしたことを特徴とする、請求項４に記
   載の圧電振動片の製造方法。
6. 【請求項６】 圧電材料で形成され、基部と、この基部
   から平行に延びる一対の振動腕とを備える圧電振動片の
   各振動腕の圧電材料がハーフエッチングされて、長手方
   向に延びる長溝が形成されるようにした圧電振動片を有
   する圧電デバイスであって前記圧電振動片の前記長溝
   が、 溝を形成するための少なくとも２度のハーフエッチング
   工程と、これらハーフエッチング工程の間で、前記溝を
   形成すべき箇所の表面に、水の膜を形成する処理とを含
   んで形成されていることを特徴とする、圧電デバイス。
7. 【請求項７】 圧電材料で形成され、基部と、この基部
   から平行に延びる一対の振動腕とを備える圧電振動片の
   各振動腕の圧電材料がハーフエッチングされて、長手方
   向に延びる長溝が形成されるようにした圧電振動片を有
   する圧電デバイスを利用した携帯電話装置であって、 前記圧電振動片の前記長溝が、 溝を形成するための少なくとも２度のハーフエッチング
   工程と、これらハーフエッチング工程の間で、前記溝を
   形成すべき箇所の表面に、水の膜を形成する処理とを含
   んで形成されている、圧電デバイスにより、制御用のク
   ロック信号を得るようにしたことを特徴とする、携帯電
   話装置。
8. 【請求項８】 圧電材料で形成され、基部と、この基部
   から平行に延びる一対の振動腕とを備える圧電振動片の
   各振動腕の圧電材料がハーフエッチングされて、長手方
   向に延びる長溝が形成されるようにした圧電振動片を有
   する圧電デバイスを利用した電子機器であって、 前記圧電振動片の前記長溝が、 溝を形成するための少なくとも２度のハーフエッチング
   工程と、これらハーフエッチング工程の間で、前記溝を
   形成すべき箇所の表面に、水の膜を形成する処理とを含
   んで形成されている、圧電デバイスにより、制御用のク
   ロック信号を得るようにしたことを特徴とする、電子機
   器。