JP2006129383A - 圧電振動片及びこの圧電振動片を備えた圧電振動デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】高周波化に伴って発生し易くなるスプリアスの発生を抑制する。
【解決手段】パッケージ３内に備えた水晶振動片２は、基板４１の両主面４１１、４１２に励振電極４２、４３が形成されてなる。励振電極４２、４３は、両主面４１１、４１２それぞれに形成された主電極４４、４５と、主電極４４、４５から延出して外部と接続するための引出電極４６、４７と、重心が主電極４４、４５と略同一である補助電極４８、４９とから構成されている。励振電極４２、４３は、フォトリソグラフィー法を用いて両主面４１１、４１２上に形成される。また、補助電極４８、４９の寸法は、主電極４４、４５に対してその厚さが薄く、かつ、その表面積が小さく設計される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、圧電振動片及びこの圧電振動片を備えた圧電振動デバイスに関し、特に、スプリアスを抑制する圧電振動片及びこの圧電振動片を備えた圧電振動デバイスに関する。

近年、各種通信機器の高周波数化、またはＰＣ（Ｐａｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）などの電子機器の動作周波数の高周波数化にともなって、圧電振動デバイス、例えば水晶振動子、水晶フィルタ等も高周波数化への対応が求められている。

例えば、一般に、高周波数化に対応した圧電振動デバイスとして水晶振動子が挙げられる。この従来の水晶振動子は、代表的な構成として、水晶振動片をパッケージ内に載置し、蓋によりパッケージ内を封止した構成からなる。ここでパッケージ内に載置する水晶振動片は、振動領域の両主面に励振電極が形成され、これら励振電極から外周部に引出電極が延出されてなる。

また、この水晶振動子には、例えば両主面が逆メサ構造に形成されている水晶振動片が用いられている（例えば、下記する特許文献１、２ご参照）。
特開２００２−２４６８７３号公報 特開２００２−２４６８７４号公報

ところで、従来の圧電振動子では、スプリアスが発生し、このスプリアスにより水晶振動子を設けた電子機器の誤動作が発生する。特に、逆メサ型の水晶振動片の基板では、高周波化するにしたがって平面平行度の状態により、スプリアスの影響を受けやすくなる。

そこで、上記課題を解決するために、本発明は、高周波化に伴って発生し易くなるスプリアスの発生を抑制する水晶片などの圧電振動片及びこの圧電振動片を備えた圧電振動デバイスを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明にかかる圧電振動片は、基板の両主面が逆メサ構造に形成され、かつ、前記両主面に主電極が形成された高周波用の圧電振動片において、少なくとも一主面に、重心が前記主電極と略同一である補助電極が形成され、前記補助電極の寸法は、前記主電極に対してその厚さが薄く、かつ、その表面積が小さく設計されることを特徴とする。

本発明によれば、少なくとも一主面に、重心が前記主電極と略同一である補助電極が形成され、前記補助電極の寸法は、前記主電極に対してその厚さが薄く、かつ、その表面積が小さく設計される構成のため、高周波化に伴って発生し易くなるスプリアスの発生を抑制することが可能となる。

また、前記補助電極が形成された前記主面が逆メサ構造に形成され、前記主電極と前記補助電極との重心が略同一であるので、前記主電極及び前記補助電極の形成時、逆メサ構造の前記主面壁面近くのレジスト膜の影響をうけずに前記主電極及び前記補助電極を逆メサ構造の前記主面の中央に形成し、前記主電極及び前記補助電極の寸法誤差を抑えることが可能となる。

前記構成において、フォトリソグラフィー法を用いて前記主電極上に前記補助電極が形成されてもよい。

この場合、フォトリソグラフィー法を用いて前記主電極上に前記補助電極が形成されるので、マスクずれや前記補助電極の寸法誤差などによる周波数のピークのバラツキを抑制することが可能となる。その結果、スプリアスの発生を抑制することが可能となる。

前記構成において、フォトリソグラフィー法を用いて前記補助電極上に前記主電極が形成されてもよい。

この場合、フォトリソグラフィー法を用いて前記補助電極上に前記主電極が形成されるので、マスクずれや前記補助電極の寸法誤差などによる周波数のピークのバラツキを抑制することが可能となる。また、前記補助電極上に前記主電極が形成されるので、エネルギの閉じ込め効果を向上させることが可能となる。その結果、スプリアスの発生を抑制することが可能となる。また、前記補助電極の厚みは主電極に対して薄く、その結果、膜結合強度が弱い。しかしながら、本構成によれば、前記補助電極によりも厚みのある前記主電極を前記補助電極上に形成するので、強度が弱い前記補助電極を前記主電極により保護することが可能となる。

前記主電極が前記補助電極上に形成された前記構成において、前記主電極に対する前記補助電極の比重が軽く設定されてもよい。

この場合、前記主電極に対する前記補助電極の比重が軽く設定され、比重が重い前記主電極が前記補助電極上に形成されるので、前記主電極及び前記補助電極がより動き易くなり厚みすべり振動し易くなる。その結果、エネルギの閉じ込め効果をさらに向上させることが可能となる。その結果、スプリアスの発生を抑制することができる。

前記構成において、具体的に、同一の前記主面における前記主電極に対する前記補助電極の表面積の比は、約１０．０〜７０．０％に設定されることが好ましい。特に、表面積の比が約１７．４〜４４．４％に設定されていることが好適である。この設定範囲以外の表面積の比に関して、表面積の比が約１０．０％未満の場合、前記補助電極の前記主電極への影響が大きくなり、抵抗値が悪化する。また、表面比が約７０．０％を超える場合、前記補助電極の前記主電極への影響がなく、スプリアスの発生を抑えることができない。

前記構成において、具体的に、同一の前記主面における前記主電極に対する前記補助電極の厚み比が約２．０〜２０．０％に設定されることが好ましい。特に、厚み比が約２．８〜１９．３％に設定されていることが好適である。この設定範囲以外の厚み比に関して、同一の主面における前記主電極に対する前記補助電極の厚み比が約２．０％未満の場合、前記補助電極の主電極への影響がなく、スプリアスの発生を抑えることができない。また、厚み比が約２０．０％を超える場合、前記補助電極の前記主電極への影響が大きくなり、抵抗値が悪化する。

前記構成において、前記補助電極により、抵抗値が３０Ω以下、かつ、静電容量が４．５ｆＦ以上に設定されてもよい。

この場合、前記補助電極により、抵抗値が３０Ω以下、かつ、静電容量が４．５ｆＦ以上に設定されるので、圧電振動片の高周波化に伴う抵抗値の増加と静電容量の減少を同時に防止することが可能となる。特に、この構成を周波数を可変させる電圧制御型発振器に適用することが好ましい。

前記構成において、前記補助電極は、前記両主面に形成されてもよい。

この場合、前記補助電極が前記両主面に形成されているので、前記補助電極がいずれかの一主面に形成されている場合と比較してスプリアスの発生を抑制するのに好ましい形態である。特に、フォトリソグラフィー法を用いて電極形成を行っているので、前記両主面に対して同時に電極形成を行うことが可能となり、製造時間の短縮を図ることが可能となる。

前記構成において、具体的に、前記基板は水晶であり、周波数は１００ＭＨｚ以上であることが好ましい。すなわち、前記基板に水晶を用いているので、圧電振動片の高周波化に好ましい。

また、上記の目的を達成するため、本発明にかかる圧電振動デバイスは、上記した圧電振動片がパッケージ内に備えられたことを特徴とする。

本発明にかかる圧電振動デバイスによれば、上記した本発明にかかる圧電振動片を備えているので、本発明にかかる圧電振動片と同様の作用効果を有することが可能となる。また、前記圧電振動片を前記パッケージ内に配した後の周波数の最終調整（パーシャル工程）の前の段階である前記圧電振動片の製造段階においてスプリアスを抑制しているので、周波数の最終調整での影響を受けにくくすることが可能となる。そのため、圧電振動デバイスの歩留まりを改善することが可能となる。すなわち、高周波化に伴って周波数のピークが多数存在する状態で周波数の最終調整（パーシャル工程）を行うと、予め設定した地点とは異なる地点でピークを合わせてしまい、本圧電振動デバイスを設けた電子機器の誤動作の要因となるが、本発明によれば、この誤作動の要因を改善することが可能となる。

本発明にかかる圧電振動片及びこの圧電振動片を備えた圧電振動デバイスによれば、高周波化に伴って発生し易くなるスプリアスの発生を抑制することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施の形態では、圧電振動片として水晶振動片、及び、圧電振動デバイスとして水晶振動子に本発明を適用した場合を示す。なお、本実施の形態では、約１００ＭＨｚ以上の周波数を高周波と定義する。

本実施の形態にかかる水晶振動子１は、図１に示すように、水晶振動片２と、この水晶振動片２を載置して気密封止する水晶振動片用パッケージ３（以下、パッケージという）とから構成される。

パッケージ３は、水晶振動片２を載置する基体３１と、基体３１に載置した水晶振動片２を気密封止するための蓋３２とから構成されている。

蓋３２は、基体３１のキャビティ３６を気密封止するための板状体からなる。また、蓋３２の下面側が基体３１との接合面として設定され、この下面側には封止物からなる封止材３３が介在されている。

基体３１にはセラミックが用いられ、この基体３１は、上面が開口した箱状体からなり、この開口面上に蓋３２が接合される。

基体３１の内底部３４には、水晶振動片２を搭載するための段差部３５が形成され、例えばこの段差部３５上に水晶振動片２の一端が配される。

水晶振動片２は、図２、３に示すように、水晶Ｚ板基板４１（以下、基板という）の両主面４１１、４１２に励振電極４２、４３が形成されてなる。

基板４１は、図３に示すように、その両主面４１１、４１２が逆メサ構造に形成されている。

励振電極４２、４３は、図２、３に示すように、両主面４１１、４１２それぞれに形成された主電極４４、４５と、主電極４４、４５から延出して外部と接続するための引出電極４６、４７と、重心が主電極４４、４５と略同一である補助電極４８、４９とから構成され、主電極４４、４５上に補助電極４８、４９が形成されている。本実施の形態では、主電極４４、４５および引出電極４６、４７にＡｌを用い、補助電極４８、４９にＣｒ＋Ａｇを用いている。また、これらの励振電極４２、４３は、フォトリソグラフィー法を用いて両主面４１１、４１２上に形成される（下記参照）。さらに、主電極４４、４５と補助電極４８、４９との表面は、例えば正方形に形成されている。

補助電極４８、４９の寸法は、主電極４４、４５に対してその厚さが薄く、かつ、その表面積が小さく設計される。本実施の形態では、同一主面４１１、４１２上の主電極４４、４５に対する補助電極４８、４９の表面積の比が、約１０．０〜７０．０％に設定される。また、同一主面４１１、４１２上の主電極４４、４５に対する補助電極４８、４９の厚み比が、２．０〜２０．０％に設定される。

なお、補助電極４８、４９により、水晶振動片２の抵抗値が３０Ω以下、かつ、静電容量が４．５ｆＦ以上に設定される。

次に、上記した励振電極４２、４３の製造工程を、以下に説明する。

基板４１の両主面４１１、４１２を逆メサ構造に形成し、基板４１の両主面４１１、４１２にスパッタ装置を用いてＣｒ＋Ａｇからなる金属層を全面形成する。形成した金属層の上に、フォトレジスト層を全面塗布する。塗布したフォトレジスト層を、フォトリソグラフィ法を用いて露光する。露光したフォトレジスト層を現像し、フォトレジスト層に、補助電極４８、４９を形成するための外形パターンおよび保護パターンをフォトリソグラフィ法を用いて形成する。そして、フォトレジスト層に形成した外形パターンから露出した金属層をメタルエッチングする。金属層をメタルエッチングした後にフォトレジスト層を剥離して、図２（ａ）に示す補助電極４８、４９を形成する。

補助電極４８、４９を形成した後に、基板４１の両主面４１１、４１２にスパッタ装置を用いてＣｒ＋Ａｕからなる金属層を全面形成する。形成した金属層の上に、フォトレジスト層を全面塗布する。塗布したフォトレジスト層を、フォトリソグラフィ法を用いて露光する。露光したフォトレジスト層を現像し、フォトレジスト層に、主電極４４、４５及び引出電極４６、４７を形成するための外形パターンおよび保護パターン（マスク）をフォトリソグラフィ法を用いて形成する。そして、フォトレジスト層に形成した外形パターンから露出した金属層をメタルエッチングする。金属層をメタルエッチングした後にフォトレジスト層を剥離して、図２（ｂ）に示す主電極４４、４５と引出電極４６、４７を形成し、図３に示すように基板４１の両主面４１１、４１２に励振電極４２、４３を形成する。

そして、上記した励振電極４２、４３を形成した水晶振動片２を、パッケージ３内の内底部３４の段差部３５に載置し、封止材３３を介してパッケージ３と蓋３２とが接合されてパッケージ３内が封止され、図１に示す水晶振動子１が製造される。

＜実施例＞
上記した図３に示す水晶振動片２を図１に示すパッケージ３に配する前に、水晶振動片２の周波数特性の測定を行った。次に、その測定結果を以下に示す。

−実施例１−
本実施例１では、主電極４４、４５の図２、３に示す表面側の外形寸法を０．６０×０．６０ｍｍに設定し、補助電極４８、４９の図２、３に示す表面側の外形寸法を０．２５×０．２５ｍｍに設定する。また、主電極４４、４５の厚さ寸法を合計０．１５μｍに設定し、補助電極４８、４９の厚さ寸法を合計０．０２５μｍに設定する。そして、基板４１に主電極４４、４５だけを形成した時の周波数特性と、基板４１に図２、３に示すように主電極４４、４５及び補助電極４８、４９を形成した時の周波数特性と、を測定する。その周波数特性の測定結果を、図４に示す。なお、図４（ａ）が、主電極４４、４５だけを形成した時の周波数特性を示し、図４（ｂ）が、補助電極４８、４９上に主電極４４、４５を形成した時の周波数特性を示す。また、これら図４に示すグラフの左縦軸をインピーダンス、右縦軸を位相、横軸を周波数とする。

−実施例２−
本実施例２では、主電極４４、４５の図２、３に示す表面側の外形寸法を０．６０×０．６０ｍｍに設定し、補助電極４８、４９の図２、３に示す表面側の外形寸法を０．３０×０．３０ｍｍに設定する。また、主電極４４、４５及び補助電極４８、４９の厚さ寸法を実施例１と同様の寸法に設定する。そして、実施例１と同様の周波数特性の測定を行い、その周波数特性の測定結果を図５に示す。なお、図５（ａ）が、主電極４４、４５だけを形成した時の周波数特性を示し、図５（ｂ）が、補助電極４８、４９上に主電極４４、４５を形成した時の周波数特性を示す。また、これら図５に示すグラフの左縦軸をインピーダンス、右縦軸を位相、横軸を周波数とする。

−実施例３−
本実施例３では、主電極４４、４５の図２、３に示す表面側の外形寸法を０．６０×０．６０ｍｍに設定し、補助電極４８、４９の図２、３に示す表面側の外形寸法を０．３５×０．３５ｍｍに設定する。また、主電極４４、４５及び補助電極４８、４９の厚さ寸法を実施例１と同様の寸法に設定する。そして、実施例１と同様の周波数特性の測定を行い、その周波数特性の測定結果を図６に示す。なお、図６（ａ）が、主電極４４、４５だけを形成した時の周波数特性を示し、図６（ｂ）が、補助電極４８、４９上に主電極４４、４５を形成した時の周波数特性を示す。また、これら図６に示すグラフの左縦軸をインピーダンス、右縦軸を位相、横軸を周波数とする。

−実施例４−
本実施例４では、主電極４４、４５の図２、３に示す表面側の外形寸法を０．６０×０．６０ｍｍに設定し、補助電極４８、４９の図２、３に示す表面側の外形寸法を０．４０×０．４０ｍｍに設定する。また、主電極４４、４５及び補助電極４８、４９の厚さ寸法を実施例１と同様の寸法に設定する。そして、実施例１と同様の周波数特性の測定を行い、その周波数特性の測定結果を図７に示す。なお、図７（ａ）が、主電極４４、４５だけを形成した時の周波数特性を示し、図７（ｂ）が、補助電極４８、４９上に主電極４４、４５を形成した時の周波数特性を示す。また、これら図７に示すグラフの左縦軸をインピーダンス、右縦軸を位相、横軸を周波数とする。

−実施例５−
本実施例５では、主電極４４、４５の図２、３に示す表面側の外形寸法を０．６０×０．６０mmに設定し、補助電極４８、４９の図２、３に示す表面側の外形寸法を０．４０×０．４０ｍｍに設定する。また、主電極４４、４５の厚さ寸法を０．１５μmに設定し、補助電極４８、４９の厚さ寸法を０．００１５μｍに設定する。そして、基板４１に図２、３に示すように主電極４４、４５及び補助電極４８、４９を形成した時の周波数特性を測定する。その周波数特性の測定結果を、図８に示す。なお、図８は、補助電極４８、４９上に主電極４４、４５を形成した時の周波数特性を示す。また、これら図８に示すグラフの左縦軸をインピーダンス、右縦軸を位相、横軸を周波数とする。

−実施例６−
本実施例６では、主電極４４、４５及び補助電極４８、４９の図２、３に示す表面側の外形寸法を実施例５と同様の寸法に設定し、主電極４４、４５の厚さ寸法を０．１５μmに設定し、補助電極４８、４９の厚さ寸法を０．００４３μｍに設定する。そして、基板４１に図２、３に示すように主電極４４、４５及び補助電極４８、４９を形成した時の周波数特性を測定する。その周波数特性の測定結果を、図９に示す。なお、図９は、図８と同様に補助電極４８、４９上に主電極４４、４５を形成した時の周波数特性を示す。

−実施例７−
本実施例７では、主電極４４、４５及び補助電極４８、４９の図２、３に示す表面側の外形寸法を実施例５と同様の寸法に設定し、主電極４４、４５の厚さ寸法を０．１５μmに設定し、補助電極４８、４９の厚さ寸法を０．００７２μｍに設定する。そして、基板４１に図２、３に示すように主電極４４、４５及び補助電極４８、４９を形成した時の周波数特性を測定する。その周波数特性の測定結果を、図１０に示す。なお、図１０は、図８と同様に補助電極４８、４９上に主電極４４、４５を形成した時の周波数特性を示す。

−実施例８−
本実施例８では、主電極４４、４５及び補助電極４８、４９の図２、３に示す表面側の外形寸法を実施例５と同様の寸法に設定し、主電極４４、４５の厚さ寸法を０．１５μmに設定し、補助電極４８、４９の厚さ寸法を０．０１６０μｍに設定する。そして、基板４１に図２、３に示すように主電極４４、４５及び補助電極４８、４９を形成した時の周波数特性を測定する。その周波数特性の測定結果を、図１１に示す。なお、図１１は、図８と同様に補助電極４８、４９上に主電極４４、４５を形成した時の周波数特性を示す。

−実施例９−
本実施例９では、主電極４４、４５及び補助電極４８、４９の図２、３に示す表面側の外形寸法を実施例５と同様の寸法に設定し、主電極４４、４５の厚さ寸法を０．１５μmに設定し、補助電極４８、４９の厚さ寸法を０．０２８９μｍに設定する。そして、基板４１に図２、３に示すように主電極４４、４５及び補助電極４８、４９を形成した時の周波数特性を測定する。その周波数特性の測定結果を、図１２に示す。なお、図１２は、図８と同様に補助電極４８、４９上に主電極４４、４５を形成した時の周波数特性を示す。

−実施例１０−
本実施例１０では、主電極４４、４５及び補助電極４８、４９の図２、３に示す表面側の外形寸法を実施例５と同様の寸法に設定し、主電極４４、４５の厚さ寸法を０．１５μmに設定し、補助電極４８、４９の厚さ寸法を０．０４２９μｍに設定する。そして、基板４１に図２、３に示すように主電極４４、４５及び補助電極４８、４９を形成した時の周波数特性を測定する。その周波数特性の測定結果を、図１３に示す。なお、図１３は、図８と同様に補助電極４８、４９上に主電極４４、４５を形成した時の周波数特性を示す。

上記した実施例１〜４の測定結果（図４〜図７参照）から、補助電極４８、４９を形成することで高周波化に伴って発生し易くなるスプリアスの発生を抑制させることがわかる。

また、実施例１〜４の測定結果から、各実施例におけるスプリアス特性が良好であることがわかり、この時の補助電極の外形寸法が好適であることがわかる。すなわち、主電極４４、４５に対する補助電極４８、４９の表面積の比は、約１０．０〜７０．０％に設定されることが好ましく、特に約１７．４〜４４．４％がさらに好ましい。

さらに、実施例５〜１０の測定結果から、主電極４４、４５に対する補助電極４８、４９の厚み比が約２．８〜１９．３％に設定された場合好適であることがわかる。

上記したように、本実施の形態にかかる水晶振動片２によれば、両主面４１１、４１２に重心が主電極４４、４５と略同一である補助電極４８、４９が形成され、補助電極４８、４９の寸法は、主電極４４、４５に対してその厚さが薄く、かつ、その表面積が小さく設計されるので、高周波化に伴って発生し易くなるスプリアスの発生を抑制することができる。

また、フォトリソグラフィー法を用いて補助電極４８、４９上に主電極４４、４５が形成されるので、エネルギの閉じ込め効果を向上させることが可能となる。また、マスクずれや補助電極４８、４９の寸法誤差などによる周波数のピークのバラツキを抑制することができる。その結果、スプリアスの発生を抑制することができる。

また、補助電極４８、４９が形成された主面４４、４５が逆メサ構造に形成されるが、主電極４４、４５と補助電極４８、４９との重心が略同一であるので、主電極４４、４５及び補助電極４８、４９の形成時、逆メサ構造の主面壁面４１３（図３参照）近くのレジスト膜の影響をうけずに主電極４４、４５及び補助電極４８、４９を逆メサ構造の主面の中央に形成し、主電極４４、４５及び補助電極４８、４９の寸法誤差を抑えることができる。

また、同一主面４１１、４１２における主電極４４、４５に対する補助電極４８、４９の表面積の比が約１０．０〜７０．０％に設定されることが好ましい。特に、表面積の比が約１７．４〜４４．４％に設定されていることが好適である。この設定範囲以外の表面積の比に関して、表面積の比が約１０．０％未満の場合、補助電極４８、４９の主電極４４、４５への影響が大きくなり、抵抗値が悪化する。また、表面比が約７０．０％を超える場合、補助電極４８、４９の主電極４４、４５への影響がなく、スプリアスの発生を抑えることができない。

また、同一主面４１１、４１２における主電極４４、４５に対する補助電極４８、４９の厚み比が約２．０〜２０．０％に設定されることが好ましい。特に、厚み比が約２．８〜１９．３％に設定されていることが好適である。この設定範囲以外の厚み比に関して、同一主面４１１、４１２における主電極４４、４５に対する補助電極４８、４９の厚み比が約２．０％未満の場合（実施例５参照）、補助電極４８、４９の主電極４４、４５への影響がなく、スプリアスの発生を抑えることができない（図８参照）。また、厚み比が約２０．０％を超える場合（実施例１０参照）、補助電極４８、４９の主電極４４、４５への影響が大きくなり、抵抗値が悪化する（図１３参照）。

また、補助電極４８、４９により、抵抗値が３０Ω以下、かつ、静電容量が４．５ｆＦ以上に設定されるので、水晶振動片２の高周波化に伴う抵抗値の増加と静電容量の減少を同時に防止することができる。

また、補助電極４８、４９が両主面４１１、４１２に形成されているので、補助電極４８、４９がいずれかの一主面４１１、４１２に形成されている場合と比較してスプリアスの発生を抑制するのに好ましい形態である。特に、フォトリソグラフィー法を用いて電極形成を行っているので、両主面４１１、４１２に対して同時に電極形成を行うことができ、製造時間の短縮を図ることができる。

具体的に、基板４１は水晶であり、周波数は１００ＭＨｚ以上であることが好ましい。すなわち、基板４１に水晶を用いているので、水晶振動片２の高周波化に好ましい。

また、上記したように、本実施の形態にかかる水晶振動子１によれば、上記した本発明にかかる水晶振動片２を備えているので、本実施の形態にかかる水晶振動片２と同様の作用効果を有することができる。また、水晶振動片２をパッケージ３内に配した後の周波数の最終調整（パーシャル工程）の前の段階である水晶振動片２の製造段階においてスプリアスを抑制しているので、周波数の最終調整での影響を受けにくくすることができる。そのため、水晶振動子１の歩留まりを改善することができる。すなわち、高周波化に伴って周波数のピークが多数存在する状態で周波数の最終調整（パーシャル工程）を行うと、予め設定した地点とは異なる地点でピークを合わせてしまい、水晶振動子１を設けた電子機器の誤動作の要因となるが、本実施の形態によれば、この誤作動の要因を改善することができる。

なお、本実施の形態では、基板に水晶を用いているが、これに限定されるものではなく、圧電振動を行うための基板であれば、例えばタンタル酸リチウムであってもよい。

また、本実施の形態では、主電極４４、４５および引出電極４６、４７にＣｒ＋Ａｇを用い、補助電極４８、４９にＣｒ＋Ａｕを用いているが、これに限定されるものではない。例えば、主電極４４、４５および引出電極４６、４７にＡｌを用い、補助電極４８、４９にＣｒ＋Ａｇを用いてもよい。また、主電極４４、４５および引出電極４６、４７にＣｒ＋Ａｕを用い、補助電極４８、４９にＣｒ＋Ａｕを用いてもよい。さらに、基板４１の両主面４１１、４１２に直接接することはない主電極４４、４５と補助電極４８、４９との間にはＣｒを介さなくてもよい。なお、比重が重い主電極４４、４５が補助電極４８、４９上に形成され、かつ、主電極４４、４５に対する補助電極４８、４９の比重が軽く設定されていることが好適である。この場合、励振電極４２，４３がより動き易くなり厚みすべり振動し易くなる。その結果、エネルギの閉じ込め効果をさらに向上させることができる。

また、本実施の形態では、主電極４４、４５と補助電極４８、４９との表面を正方形に形成しているが、これに限定されるものではなく、同一主面における主電極４４、４５と補助電極４８、４９との同一主面における主電極４４、４５に対する補助電極４８、４９の表面積の比が約１０．０〜７０．０％に設定されていれば、その形状は限定されるものではなく、例えば円形であってもよい。

また、本実施の形態では、基板４１の両主面４１１、４１２に形成された励振電極４２、４３の形状の形状が略同じであるが、これに限定されるものではなく、任意の設定可能である。例えば、図１５に示すように、基板４１の一主面４１１と他主面４１２に形成される励振電極４２、４３の形状の寸法を同一にせずに異なる設定としてもよい。この場合、任意に励振電極４２、４３の寸法を設定できるので、周波数微調整に対応させることができ、また、周波数調整工程を少なくすることもできる。

また、本実施の形態では、約１００ＭＨｚ以上の周波数を高周波と定義しているため、１００ＭＨｚ以上の周波数だけではなく、１００ＭＨｚ未満であってその近似の周波数も高周波として定義してもよい。

また、本実施の形態では、基板４１の両主面４１１、４１２に補助電極４８、４９が形成されているが、これに限定されるものではない。例えば、図１５に示すように、基板４１の一主面４１１上のみに補助電極４８が形成されてもよい。

また、本実施の形態では、フォトリソグラフィー法を用いて補助電極４８、４９上に主電極４４、４５が形成されているが、これに限定されるものではなく、図１６、１７に示すように、主電極４４、４５上に補助電極４８、４９が形成されてもよい。この場合、フォトリソグラフィー法を用いて主電極４４、４５上に補助電極４８、４９が形成されるので、マスクずれや補助電極４８、４９の寸法誤差などによる周波数のピークのバラツキを抑制することができる。その結果、スプリアスの発生を抑制することができる。なお、上記したような励振電極４２、４３の製造工程により、図１６、１７に示す補助電極４８、４９及び主電極４４、４５を形成した場合、補助電極４８、４９及び主電極４４、４５の重心が略同一に位置せずに位置ずれが生じる場合がある。そのため、リフトオフ法により補助電極４８、４９及び主電極４４、４５を形成し、これら補助電極４８、４９及び主電極４４、４５の重心の位置ずれを防止することが好ましい。すなわち、以下に示す励振電極４２、４３の製造工程が好ましい。

まず、基板４１の両主面４１１、４１２を逆メサ構造に形成し、基板４１の両主面４１１、４１２にスパッタ装置を用いてＣｒ＋Ａｇからなる金属層を全面形成する。形成した金属層の上に、フォトレジスト層を全面塗布する。塗布したフォトレジスト層を、フォトリソグラフィ法を用いて露光する。露光したフォトレジスト層を現像し、フォトレジスト層に、主電極４４、４５及び引出電極４６、４７を形成するための外形パターンおよび保護パターンをフォトリソグラフィ法を用いて形成する。そして、フォトレジスト層に形成した外形パターンから露出した金属層をメタルエッチングする。金属層をメタルエッチングした後にフォトレジスト層を剥離して、図１６（ａ）に示す主電極４４、４５及び引出電極４６、４７を形成する。

主電極４４、４５及び引出電極４６、４７を形成した後に、基板４１の両主面４１１、４１２上（少なくとも主電極４４、４５及び引出電極４６、４７上）に、フォトレジスト層を塗布する。塗布したフォトレジスト層のうち補助電極４８、４９を形成する部分をフォトリソグラフィ法を用いて露光する。露光したフォトレジスト層を現像し、フォトレジスト層に、補助電極４８、４９の電極パターンを形成する。その後に、基板４１の両主面４１１、４１２上（少なくとも主電極４４、４５及び引出電極４６、４７上）にスパッタ装置を用いてＣｒ＋Ａｕからなる金属層を形成する。そして、リフトオフによりフォトレジスト層及びフォトレジスト層上の金属膜を剥離して、図１６（ｂ）に示す補助電極４８、４９を形成し、図１７に示すように基板４１の両主面４１１、４１２に励振電極４２、４３を形成する。

なお、本実施の形態では、圧電振動デバイスとして水晶振動子を用いているが、これに限定されるものではなく、他の圧電振動デバイスであってもよく、例えば、水晶フィルタであってもよい。圧電振動デバイスが水晶フィルタの場合、図１８（ａ）及び（ｂ）に示すように、水晶振動片２の両主面４１１、４１２に形成される入力電極、出力電極、及びアース電極のそれぞれに対応させて補助電極が形成されることが好ましい。

また、本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明は、水晶振動子や水晶フィルタに有用である。

本実施の形態にかかる水晶振動子の概略内部側面図である。 （ａ）は、基板に補助電極を形成した水晶振動片の概略平面図である。（ｂ）は、基板に主電極を形成した水晶振動片の概略平面図である。 図２（ｂ）に示すＸ−Ｘ線断面図である。 （ａ）は、基板に主電極のみを形成した時の周波数特性を示したグラフ図である。（ｂ）は、本実施例１の水晶振動片の製造工程における、基板に主電極及び補助電極を形成した時の周波数特性を示したグラフ図である。 （ａ）は、基板に主電極のみ主電極を形成した時の周波数特性を示したグラフ図である。（ｂ）は、本実施例２の水晶振動片の製造工程における、基板に主電極及び補助電極を形成した時の周波数特性を示したグラフ図である。 （ａ）は、基板に主電極のみを形成した時の周波数特性を示したグラフ図である。（ｂ）は、本実施例３の水晶振動片の製造工程における、基板に主電極及び補助電極を形成した時の周波数特性を示したグラフ図である。 （ａ）は、基板に主電極のみを形成した時の周波数特性を示したグラフ図である。（ｂ）は、本実施例４の水晶振動片の製造工程における、基板に主電極及び補助電極を形成した時の周波数特性を示したグラフ図である。 本実施例５の水晶振動片の製造工程における、基板に主電極及び補助電極を形成した時の周波数特性を示したグラフ図である。 本実施例６の水晶振動片の製造工程における、基板に主電極及び補助電極を形成した時の周波数特性を示したグラフ図である。 本実施例７の水晶振動片の製造工程における、基板に主電極及び補助電極を形成した時の周波数特性を示したグラフ図である。 本実施例８の水晶振動片の製造工程における、基板に主電極及び補助電極を形成した時の周波数特性を示したグラフ図である。 本実施例９の水晶振動片の製造工程における、基板に主電極及び補助電極を形成した時の周波数特性を示したグラフ図である。 本実施例１０の水晶振動片の製造工程における、基板に主電極及び補助電極を形成した時の周波数特性を示したグラフ図である。 本実施の他の形態にかかる水晶振動片の概略側面図である。 本実施の別の形態にかかる水晶振動片の概略側面図である。 （ａ）は、本実施の別の形態にかかる、基板に主電極を形成した水晶振動片の概略平面図である。（ｂ）は、本実施の別の形態にかかる、基板に補助電極を形成した水晶振動片の概略平面図である。 図１６（ｂ）に示すＹ−Ｙ線断面図である。 （ａ）は、本実施の他の形態にかかる、主電極上に補助電極を形成した水晶フィルタの概略平面図である。（ｂ）は、本実施の別の形態にかかる、主電極上に補助電極を形成した水晶フィルタの概略平面図である。

符号の説明

１ 水晶振動子（圧電振動デバイス）
２ 水晶振動片（圧電振動片）
３ 水晶振動片用パッケージ（パッケージ）
４１ 水晶Ｚ板基板（基板）
４１１、４１２ 両主面
４４、４５ 主電極
４８、４９ 補助電極

Claims (10)

1. 基板の両主面が逆メサ構造に形成され、かつ、前記両主面に主電極が形成された高周波用の圧電振動片において、
   少なくとも一主面に、重心が前記主電極と略同一である補助電極が形成され、
   前記補助電極の寸法は、前記主電極に対してその厚さが薄く、かつ、その表面積が小さく設計されることを特徴とする圧電振動片。
2. フォトリソグラフィー法を用いて前記主電極上に前記補助電極が形成されることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動片。
3. フォトリソグラフィー法を用いて前記補助電極上に前記主電極が形成されることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動片。
4. 前記主電極に対する前記補助電極の比重が軽く設定されることを特徴とする請求項３に記載の圧電振動片。
5. 同一の前記主面における前記主電極に対する前記補助電極の表面積の比は、約１０．０〜７０．０％に設定されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の圧電振動片。
6. 同一の前記主面における前記主電極に対する前記補助電極の厚み比は、約２．０〜２０．０％に設定されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の圧電振動片。
7. 前記補助電極により、抵抗値が３０Ω以下、かつ、静電容量が４．５ｆＦ以上に設定されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の圧電振動片。
8. 前記補助電極は、前記両主面に形成されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の圧電振動片。
9. 前記基板は水晶であり、周波数は１００ＭＨｚ以上であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の圧電振動片。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載の圧電振動片がパッケージ内に備えられたことを特徴とする圧電振動デバイス。
    

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