JP2009060478A - 圧電振動片の製造方法及び音叉型圧電振動片 - Google Patents

Abstract

【課題】特に熱処理の際の熱膨張率の違いにより生じる振動片の周波数のＣＩ値の変動を低減するとともに、製造コストを下げることができる圧電振動片を提供する。
【解決手段】圧電振動片（２０）は、圧電材料により形成された基部（２９）と、基部の一端側から所定方向に延びる一対の振動腕（２１）と、振動腕に形成された溝部（２７）と、溝部の表面に形成されたＣｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｔｉ（チタン）のうちいずれか1つの一層のみの第１の金属膜（２３ｄ、２５ｄ）と、を備える。
【選択図】 図１Ａ

Description

本発明は、圧電振動片の形状の製造方法に関し、圧電振動片の電極パターンに関する圧電振動片を製造する製造方法、この製造方法によって製造された圧電振動片に関する。

従来、時計や家電製品、各種情報・通信機器やＯＡ機器等の民生・産業用電子機器には、その電子回路のクロック源として圧電振動子、圧電振動片とＩＣチップとを同一パッケージ内に封止した発振器やリアルタイムクロックモジュール等の圧電デバイスが広く使用されている。また、船舶・航空機・自動車等の姿勢制御や航行制御、ビデオカメラ等の手振れ防止・検出等における回転角速度センサとして、圧電振動ジャイロが広く利用され、３次元立体マウス等の回転方向センサにも応用されている。

特に最近、これら圧電デバイスは、それを搭載する電子機器の小型化・薄型化に伴い、より一層の小型化・薄型化が要求されている。また、低いＣＩ（クリスタルインピーダンス）値を確保して、高品質で安定性に優れた圧電デバイスが要求されている。ＣＩ値を低く保持するために、たとえば振動腕構造を有する音叉型圧電振動片が開発されている。このような音叉型圧電振動片は、たとえば特許文献１に記載されたものが知られている。

この音叉型圧電振動片は、たとえば水晶のような圧電単結晶材料からなるウエハを、フォトリソグラフィ技術によって露光した後、水晶用エッチング液に浸す。このウェットエッチングすることにより、音叉型の圧電振動片の外形を加工している。具体的には、水晶ウエハの両面に耐蝕膜を形成しかつその上にフォトレジストを塗布・乾燥させてレジスト膜を形成する。そして、レジスト膜上に音叉型の圧電振動片の外形に対応する同一の形状パターンを有するフォトマスクを配置し、水晶ウエハの両面を露光・現像する。

また、特許文献２には音叉型圧電振動片に溝部を形成したものが開示されている。この溝部には溝電極が形成され、また側面電極等の電極が形成され、溝電極及び側面電極は２層になっており、例えば、下地としてクロム（Ｃｒ）、上層が金（Ａｕ）から形成されている。
特開２００３−２５８３３１号公報 特開２００４−１２０８０２号公報

特許文献２に開示された音叉型圧電振動片では、熱処理（アニール、リフロー処理）の際の水晶の熱膨張率と金（Ａｕ）の熱膨張率との違いのより、振動腕部に応力が生じる。このため形状によって定まる固有振動数が変わり、振動片の周波数の安定性や振動エネルギー損失を表すＣＩ値が変動する問題があった。また、音叉型圧電振動片の製品コストを下げるための要望は強い。

本発明の目的は、特に熱処理の際の熱膨張率の違いにより生じる振動片の周波数やＣＩ値の変動を低減するとともに、製造コストを下げることができる圧電振動片の製造方法、及び周波数やＣＩ値の変動を低減した圧電振動片を提供することである。

第１の観点の圧電振動片の製造方法は、上記目的を達成するために、圧電振動片の外形を形成する外形形成工程と、外形形成された圧電振動片の表面にＣｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｔｉ（チタン）のうちいずれか1つの金属により第１の金属膜を成膜する第１金属膜成膜工程と、第１の金属膜上にＡｕ（金）又はＡｇ（銀）のうちいずれか1つの金属により第２の金属膜を成膜する第２金属膜成膜工程と、第１及び第２の金属膜に電極パタ−ンを形成する電極パタ−ン形成工程と、圧電振動片の所定箇所において第２の金属膜を剥離する剥離工程と、を備える。
第１の観点によれば、電極パタ−ン形成工程が第１及び第２の金属膜に電極パタ−ンを形成した後に、剥離工程で第２の金属膜を剥離することができる。

第２の観点の圧電振動片の製造方法において、電極パタ−ン形成工程は、第２の金属膜上にレジストを塗布するレジスト塗布工程と、レジストを電極パタ−ンの形状に感光させる第１感光工程と、感光されたレジストを除去し、第１及び第２の金属膜をエッチングで除去する第１除去工程と、を有する。
この構成により、第１及び第２の金属膜をエッチングで除去するエッチングで除去することで、電極パタ−ンを形成することができる。

第３の観点の圧電振動片の製造方法において、剥離工程は、第１除去工程を行った後でも残っているレジストに対して、所定箇所の形状を感光させる第２感光工程と、感光されたレジストを除去し、第２の金属膜をエッチングで除去する第２除去工程と、を有する。
第３の観点によれば、電極パターンを形成した後に残っているレジストを使って第２の金属膜をエッチングで除去することができる。

第４の観点の圧電振動片の製造方法において、圧電振動片は、基部、この基部から延びる少なくとも一対の振動腕部及びこの振動腕部に形成された溝部を有し、所定箇所は少なくとも溝部を含む。
第４の観点によれば、振動腕の溝部が少なくとも所定箇所に含まれるため、圧電振動片の肉厚が薄い部分が第２の金属膜がなく第１金属膜のみ残っている。このため、肉厚の薄い部分が第２の金属膜の熱膨張の影響を受けなくなるため、熱膨張率の違いにより生じる振動片の周波数の安定性やＣＩ値の変動を低減することができる。

第５の観点の圧電振動片は、圧電材料により形成された基部と、基部の一端側から所定方向に延びる一対の振動腕と、振動腕に形成された溝部と、溝部の表面に形成されたＣｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｔｉ（チタン）のうちいずれか1つの一層のみの第１の金属膜と、を備える。
第５の観点によれば、溝部の表面に熱膨張係数の大きな第２の金属膜が形成されていないため、熱膨張率の違いにより生じる振動片の周波数の安定性やＣＩ値の増加やバラツキが低減する。

第６の観点の圧電振動片は、基部には、第１の金属膜上に第２の金属膜が形成されるとともに、振動腕の溝部を所定方向に越えた先端側には、第１の金属膜上に第２の金属膜が形成される。
第６の観点によれば、振動腕の溝部を所定方向に越えた先端側には、第１の金属膜上に第２の金属膜が形成されたままであるため、周波数調整において第１の金属膜と第２の金属膜とを除去することで調整しやすくなる。

本発明の製造方法によれば、圧電振動片の電極パターンの所定箇所を単一層に形成することにより熱処理による周波数変動を軽減できる。さらに、第二層に使用する金属量が軽減されコストダウンができる。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

＜音叉型水晶振動片２０の構成＞
図１Ａ（ａ）は、音叉型水晶振動片２０の全体構成を示した概略図であり、(ｂ)は、音叉型水晶振動片２０の一本の振動腕２１のＢ−Ｂ断面図である。小型で必要な性能を得るために、図１Ａ（ａ）に示すように、音叉型水晶振動片２０は、基部２９と、この基部２９の一端部から図１Ａにおいて上方に向けて、二股に別れて平行に延びる一対の振動腕２１を備えている。一対の振動腕２１の根元２６は、テーパー部を設けることによって、周囲温度の変化に起因する共振周波数の変動やバラツキを抑えている。根元２６のテーパー部の形状はＵ字形状でもＶ字形状などでよい。以下、本実施形態では一対の振動腕２１を備えた音叉型水晶振動片２０で説明するが、３本又は４本の振動腕２１を備えた音叉型水晶振動片２０であってもよい。

音叉型水晶振動片２０は、たとえば３２．７６８ｋＨｚで信号を発信する振動片で、極めて小型の振動片となっており、全体の長さが１．７ｍｍ程度、幅０．５ｍｍ程度である。音叉型水晶振動片２０の振動腕２１の表裏両面には、溝部２７が形成されている。一本の振動腕２１の表面に２つの溝部２７が形成されており、振動腕２１の裏面側にも同様に２つの溝部２７が形成されている。つまり、一対の振動腕２１には４箇所の溝部２７が形成される。溝部２７の深さは、水晶単結晶ウエハ１０の厚さの約３５〜４５％であり、表裏両面に溝部２７があるため、図１Ａ（ｂ）に示すように、溝部２７の断面は、略Ｈ型に形成されている。溝部２７は、ＣＩ値を下げるために設けられている。

音叉型水晶振動片２０の基部２９は、その全体が略板状に形成されている。振動腕２１に対する基部２９の長さは、約３６％となっている。音叉型水晶振動片２０の基部２９の一端で且つ一対の振動腕２１の根元には、連結部２８が２箇所設けられている。連結部２８は、水晶単結晶ウエハ１０から、図１Ａに示す音叉形状をフォトリソグラフィ及びウェットエッチングで形成する際に、水晶単結晶ウエハ１０と音叉型水晶振動片２０とを連結する部分である。

音叉型水晶振動片２０の振動腕２１及び基部２９には、第一電極パターン２３と第二電極パターン２５とが形成されている。音叉型水晶振動片２０の基部２９には、図１Ａ（ａ）に示すように、第一基部電極２３ａと第二基部電極２５ａとが形成される。溝部２７には、第一溝電極２３ｄ，第二溝電極２５ｄがそれぞれ形成される。また、図１Ａ（ｂ）に示すように、（ａ）の左側の腕部２１の両側面には、第二側面電極２５ｃが形成されている。図示しない右側の腕部２１の両側面には、第一側面電極２３ｃが形成されている。第一基部電極２３ａ及び第二基部電極２５ａと、第一側面電極２３ｃ及び第二側面電極２５ｃ並びに第一溝電極２３ｄ及び第二溝電極２５ｄとが電気的接続するために、第１接続電極２３ｂ及び第２接続電極２５ｂが形成されている。また、腕部２１の先端部にはおもり部ＷＥが形成される。

第一基部電極２３ａ及び第二基部電極２５ａ、第１接続電極２３ｂ及び第２接続電極２５ｂ並びにおもり部ＷＥに関しては、第一層の金属膜と第二層の金属膜とで２層構造になっている。一方、第一側面電極２３ｃ及び第二側面電極２５ｃ並びに第一溝電極２３ｄ及び第二溝電極２５ｄは、第一層の金属膜の１層構造になっている。

２層構造の金属膜は、１５０オングストローム（Å）〜５０００オングストローム（Å）のクロム（Ｃｒ）層の上に１００オングストローム（Å）〜５０００オングストローム（Å）の金（Ａｕ）層が形成された構成になっている。すなわち、第一層と第二層とを合わせると、２５０Å〜１００００Åの電極パターンの厚さになる。また、クロム（Ｃｒ）層の代わりに、タングステン（Ｗ）層、ニッケル（Ｎｉ）層、ニッケルタングステン層又はチタン（Ｔｉ）層を使用してもよく、また金（Ａｕ）層の代わりに、銀（Ａｇ）層を使用してもよい。また、一層からなる場合もあり、このときは、たとえばアルミ（Ａｌ）層、銅（Ｃｕ）層又はケイ素（Ｓｉ）層が用いられる。

一方、１層構造の金属膜は、１５０オングストローム（Å）〜５０００オングストローム（Å）のクロム（Ｃｒ）層のみになっている。クロム（Ｃｒ）層の代わりに、タングステン（Ｗ）層、ニッケル（Ｎｉ）層、ニッケルタングステン層又はチタン（Ｔｉ）層を使用してもよい。溝部２７のように略Ｈ型に形成されている箇所は、他の箇所と比べても細いため、水晶自体の熱膨張係数、クロム層の熱膨張係数及び金層の熱膨張係数の違いの影響を受けやすい。音叉型水晶振動片２０の溝部２７において１層構造の金属膜であるため、熱処理による熱膨張変化が少ないため振動腕への応力が小さく、熱処理による周波数変動が軽減できる。なお、常温付近での水晶（Ｚ軸に平行）の熱膨張係数は７．９７×１０^−６、水晶（軸に垂直）の熱膨張係数は１３．４×１０^−６、金の熱膨張係数は１４．２×１０^−６、クロムの熱膨張係数は４．９×１０^−６である。

図１Ｂは、別の音叉型水晶振動片２０’の全体構成を示した概略図である。別の音叉型水晶振動片２０’は、図１Ａで示した音叉型水晶振動片２０とほぼ同じ構造であるが、第１接続電極２３ｂ及び第２接続電極２５ｂが１層構造の金属膜である点で音叉型水晶振動片２０と異なる。

音叉型水晶振動片２０又は別の音叉型水晶振動片２０’は、図２で説明する台座用セラミック層５１ｃに接着される。その際に導電性接着剤との導電性をよくするために第一基部電極２３ａ及び第二基部電極２５ａは第二層の金層が形成されていた方が好ましい。一方、第１接続電極２３ｂ及び第２接続電極２５ｂは導電性接着剤と接触しないため金層がある必要性が少ない。又は別の音叉型水晶振動片２０’は、この第１接続電極２３ｂ及び第２接続電極２５ｂをクロム層にすることで金の使用量軽減を図ることができ、コストダウンに寄与することができる。
なお、以下の説明では図１Ａに示した音叉型水晶振動片２０を代表して説明する。

＜水晶振動子５０の構成＞
本実施形態の水晶振動子５０について、図面を参照して説明する。図２は、本発明の実施形態にかかる水晶振動子５０の概略図を示している。図２（ａ）は全体斜視図であり、図２（ｂ）は断面図であり、図２（ｃ）は金属蓋体７１を取り外した上面図である。

表面実装型の水晶振動子５０は、絶縁性のセラミックパッケージ５１と水晶振動子５０のパッケージを覆う金属蓋体７１とからなる。金属蓋体７１は、コバール（鉄（Ｆｅ）／ニッケル（Ｎｉ）／コバルト（Ｃｏ）合金）製である。セラミックパッケージ５１は、アルミナを主原料とするセラミック粉末及びバインダ等を含むスラリーを用いたグリーンシートからプレス抜きされた底面用セラミック層５１ａ、壁用セラミック層５１ｂ及び台座用底面用セラミック層５１ｃからなる。パッケージを構成するセラミックパッケージ５１の材料として、アルミナを主原料とするセラミック粉末の代わりにガラスセラミックを使用したり、無収縮ガラスセラミック基板を用いたりしてもよい。図２（ｂ）から理解されるように、これら複数のセラミック層５１ａ〜５１ｃから構成されたパッケージは、キャビティ５８を形成し、このキャビティ５８内に、図１Ａ、図１Ｂで説明した音叉型水晶振動片２０を実装する。

基部２９の配線パターンは、導電性接着剤３１と導通接続する接着領域を有している。音叉型水晶振動片２０は、底面用セラミック層５１ａと水平になるように導電性接着剤３１で接着されて、所定の振動を発生する。台座用セラミック層５１ｃの上面の一部には、音叉型水晶振動片２０の接着領域と導通を取る配線層８１が形成されている。セラミックパッケージ５１の下面に形成された少なくとも２つの端子電極８２は、不図示のプリント基板に表面実装された際の外部端子である。また、内部配線８３は配線層８１、端子電極８２を接続する電気的導通部である。壁用セラミック層５１ｂの上端にはメタライズ層があり、金属蓋体７１の接合のために、メタライズ層上に形成された低温金属ろう材からなる封止材５７が形成されている。壁用セラミック層５１ｂと金属蓋体７１は、封止材５７を介して溶着されている。

＜単結晶水晶ウエハの構成＞
図３は、音叉型水晶振動片のパターンの露光が終了し、現像が終わった状態の単結晶水晶ウエハを示している。図３は、本実施形態に用いる円形の単結晶水晶ウエハ１０の構成を示す斜視図である。
この円形の単結晶水晶ウエハ１０は、たとえば厚さ０．１mmの人工水晶からなり、円形の単結晶水晶ウエハ１０の直径は３インチ又は４インチである。さらに、円形の単結晶水晶ウエハ１０の軸方向が特定できるように、図３に示すように、単結晶水晶ウエハ１０の周縁部の一部には、水晶の結晶方向を特定するオリエンテーションフラット１０ｃが形成されている。

図３の円形の単結晶水晶ウエハ１０には、露光（フォトリソグラフィ）工程及びウェットエッチング工程を経て、数千個の音叉型水晶振動片２０が形成される。工程管理及びウエハ強度との関係で、複数の窓部１８が設けられ、その窓部に数十から数百の音叉型水晶振動片２０が形成されている。図３のオリエンテーションフラット１０ｃと、各窓部１８の位置及び各音叉型水晶振動片２０との位置が定義付けられている。

＜音叉型水晶振動片の製造工程＞
図４ないし図７は、音叉型水晶振動片２０の外形及び溝部を形成するためのフローチャートである。各図の右側に、音叉型水晶振動片２０の振動腕２１となる付近の単結晶水晶ウエハ１０の断面を示す。

＜＜音叉型水晶振動片の外形及び溝部の形成の工程＞＞
図４のステップＳ１１２では、まず、単結晶水晶ウエハ１０を用意する。そして、単結晶水晶ウエハ１０の全面に、耐蝕膜をスパッタリングもしくは蒸着などの手法により形成する。圧電材料としての単結晶水晶ウエハ１０を使用する場合に、金（Ａｕ）や銀（Ａｇ）等を直接成膜することは困難なため、下地としてクロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）又はチタン（Ｔｉ）等を使用する。この実施形態では、耐蝕膜としてクロム層３１の上に金層３２を重ねた金属膜を使用する。たとえば、クロム層３１の厚みは５０オングストローム（Å）〜１０００オングストローム（Å）、金層３２の厚みは１００Å〜５０００Å程度とする。この状態の単結晶水晶ウエハ１０を、図４（ａ）に示す。

ステップＳ１１４では、クロム層３１及び金層３２が形成された単結晶水晶ウエハ１０に、フォトレジスト層３６を全面にスピンコートなどの手法で均一に塗布する。フォトレジスト層３６としては、たとえば、ノボラック樹脂によるポジフォトレジストを使用できる。この状態の単結晶水晶ウエハ１０を、図４（ｂ）に示す。

次に、ステップＳ１１６では、不図示の露光装置を用いて、フォトマスクに描かれた音叉型水晶振動片２０の外形パターンをフォトレジスト層３６が塗布された単結晶水晶ウエハ１０に露光する。露光されたフォトレジスト４２を図４（ｃ）に示す。

ステップＳ１１８では、単結晶水晶ウエハ１０のフォトレジスト層３６を現像して、感光したフォトレジスト層４２を除去する。さらに、フォトレジスト層３６から露出した金層３２を、たとえばヨウ素とヨウ化カリウムの水溶液を用いて、金層３２をエッチングする。次いで、金層３２が除去されて露出したクロム層３１を、たとえば硝酸第二セリウムアンモニウムと酢酸との水溶液でエッチングする。水溶液の濃度、温度及び水溶液に浸している時間を調整して余分な箇所が侵食されないようにする。これで耐蝕膜を除去することができる。こうすることで、図４（ｄ）に示すように、音叉型水晶振動片２０の外形パターンの水晶材料１０が現われる。

ステップＳ１２０では、残ったフォトレジスト３６が除去され、その後新たなフォトレジスト３６’が、スピンコート又はスプレーで塗布される。この状態の単結晶水晶ウエハ１０を、図４（ｅ）に示す。

次に、図５のステップＳ１２２では、音叉型水晶振動片２０の振動腕２１に溝部２７を形成するため、溝部２７のパターンを振動腕２１のフォトレジスト層３６’を露光する。この状態の単結晶水晶ウエハ１０を、図５（ｆ）に示す。

ステップＳ１２４では、露光されたフォトレジスト４２’が現像され除去される。ただし、図５（ｇ）に示すように、この時点では溝部２７に関しては露光されたフォトレジスト４２’が除去されるが耐蝕膜が残っている。露光されたフォトレジスト４２’が現像され除去されると、再び、図４（ｄ）で示した音叉型水晶振動片２０の外形パターンの水晶材料１０が現われる。

ステップＳ１２６では、フォトレジスト層３６’及び耐蝕膜から露出した水晶材料１０を、音叉型水晶振動片２０の外形になるようにウェットエッチングを行う。ウェットエッチング液には、たとえばフッ酸（ＨＦ）又は重フッ化アンモン（ＮＨ4Ｆ・ＨＦ）の水溶液が使用される。

ステップＳ１２８では、溝部２７を形成するために耐蝕膜をエッチングで除去する。耐蝕膜の金層３２を、たとえばヨウ素とヨウ化カリウムの水溶液を用いてエッチングする。次いで、金層３２が除去されて露出したクロム層３１を、たとえば硝酸第二セリウムアンモニウムと酢酸との水溶液でエッチングする。耐蝕膜をエッチングした後の単結晶水晶ウエハ１０は、図５（ｉ）に示した状態である。

次いで、ステップＳ１３０では、溝部２７を形成するために水晶のウェットエッチングを行う。すなわち、フッ酸（ＨＦ）又は重フッ化アンモン（ＮＨ4Ｆ・ＨＦ）をエッチング液として、フォトレジスト層３６’及び耐蝕膜から露出した水晶材料１０を、溝部２７の外形になるようにウェットエッチングを行う。図５（ｊ）に示すように、溝部２７が貫通孔にならないように途中でエッチングを終了するハーフエッチングを行う。

続いて、ステップＳ１３２において、音叉型水晶振動片２０に残ったフォトレジスト層３６’、クロム層３１
及び金層３２を除去する。これらの工程を経て、図５（ｋ）に示すように、音叉型水晶振動片２０に溝部２７が正確な位置に形成される。

＜＜電極の形成の工程＞＞
ステップＳ１３４では、音叉型水晶振動片２０を純水で洗浄し、音叉型水晶振動片２０の全面に駆動電極としての励振電極などを形成するため下地としてクロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）又はチタン（Ｔｉ）等を第一層の金属層として蒸着又はスパッタリング等の手法により形成する。本実施形態ではクロム層３１を使用する。その第一層の上に金層３２を重ねた金属膜を使用する。たとえば、クロム層３１の厚みは５０オングストローム（Å）〜１０００オングストローム（Å）、金層３２の厚みは１００Å〜５０００Å程度とする。この状態の振動腕２１を、図６（ｌ）に示す。

ステップＳ１３６では、スプレーを使って全面にフォトレジストを塗布する。溝部２７などが形成されているため、溝部２７にも均一にフォトレジスト層３６”を塗布する。フォトレジスト層が形成された状態の振動腕２１を、図６（ｍ）に示す。

ステップＳ１３８では、電極パターンと対応したフォトマスクを用意して、電極パターンをフォトレジスト層が塗布された水晶単結晶ウエハ１０を露光する。電極パターンは音叉型水晶振動片２０の両面に形成する必要があるため、音叉型水晶振動片２０の両面を露光する。振動腕２１における露光されたフォトレジスト４２”を図６（ｎ）に示す。

ステップＳ１４０では、フォトレジスト層４２”を現像後、感光したフォトレジスト層４２”を除去する。残るフォトレジスト層３６”は電極パターンと対応する。さらに電極となる金属膜のエッチングを行う。すなわち、電極パターンと対応したフォトレジスト層４２”を除去して露出した金層３２をたとえば、ヨウ素とヨウ化カリウムの水溶液でエッチングし、次にクロム層３１をたとえば硝酸第２セリウムアンモニウムと酢酸との水溶液でエッチングする。振動腕２１における電極パターンを図６（ｏ）に示す。

図６（ｏ）に示すように、振動腕２１の溝部２７及び側面は、未露光のフォトレジスト層３６”が形成されたままである。そこでステップＳ１４２で、振動腕２１の残ったフォトレジスト層３６”に対して露光を行う。図６（ｐ）に示すように、振動腕２１の周囲（おもり部ＷＥを除く）はすべて露光されたフォトレジスト層４２”になる。

ステップＳ１４４では、フォトレジスト層４２”を現像後、感光したフォトレジスト層４２”を除去する。そして露出した金層３２をたとえば、ヨウ素とヨウ化カリウムの水溶液でエッチングする。すると、おもり部ＷＥを除く振動腕２１は、金層３２が剥離されクロム層３１のみが残った状態となる。これにより、不要な金（Ａｕ）がエッチング液とともに回収できるとともに、熱膨張により周波数が変動することが少ない振動腕２１を形成することができる。

ステップＳ１４６において、基部及びおもり部ＷＥに残っていた未露光のフォトレジスト層３６”を除去する。この除去した状態では、基部及びおもり部ＷＥに金層３２が残っている。これらの工程を経て、音叉型水晶振動片２０に基部とおもり部ＷＥとにクロム層３１及び金層３２が形成され、振動腕２１の溝部２７及びその側面にクロム層３１のみが残る電極パターン２３及び２５が形成される。

＜＜周波数調整及びパッケージングの工程＞＞
これまでの工程により、電極パターン２３、電極パターン２５及び溝部２７が形成された音叉型水晶振動片２０が得られた。
そこで、図７のステップＳ１４８では、セラミック製のパッケージ５１に音叉型水晶振動片２０を導電性接着剤３１で接着する。具体的には、音叉型水晶振動片２０の基部２９を、配線層８１に塗布した導電性接着剤３１の上に載置して、導電性接着剤３１を仮硬化させる。次に、硬化炉で導電性接着剤３１を本硬化することにより音叉型水晶振動片２０を端子電極８２に対して接合する。

さらに、音叉型水晶振動片２０の振動腕２１の先端のおもり部ＷＥにレーザー光を照射して、振動腕２１の錘金属層の一部を蒸散・昇華させ、質量削減方式による周波数調整を行う。おもり部ＷＥはクロム層と金層との２層構造になっているため重量があり、周波数調整に適している。

次に、ステップＳ１５０では、真空チャンバ内などに音叉型水晶振動片２０を収容したパッケージ５１を移し、蓋体７１を封止材５７により接合する。
最後にステップＳ１５２では、圧電振動デバイス５０の駆動特性などの検査を行い、圧電振動デバイス５０を完成させる。

以上、本発明の好適実施例について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において上記各実施例に様々な変更・変形を加えて実施することができる。たとえば、本発明の音叉型圧電振動片は、水晶以外にニオブ酸リチウム等の様々な圧電単結晶材料を用いることができる。

本実施形態では、図３で示した単結晶水晶ウエハ１０で説明してきたが、２枚の単結晶ウエハを接合した接合ウエハであってもよい。ジャイロなどに使用される接合水晶ウエハは、Ｚ軸方向に切断された、第一水晶ウエハと第二水晶ウエハとからなる。第一水晶ウエハと第二水晶ウエハとは直接接合、具体的には耐熱性が優れたシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）によって接合している。このシロキサン結合は、第一水晶ウエハと第二水晶ウエハとの両方の結晶面を清浄な状態にしてその面同士を貼り合わせ、その後約５００°Cのアニールを行うことによって直接接合が行われる。このような直接接合水晶ウエハに対しても本発明は適用できる。

また、水晶振動子５０ではなく、振動発振器に使用する音叉型水晶振動片にも適用できる。つまり、図２と同様のパッケージ内に、音叉型水晶振動片２０とともに、その駆動回路等を構成するＩＣを搭載することにより、圧電発振器やリアルタイムクロックのような圧電デバイスを構成することができる。

（ａ）は、音叉型水晶振動片２０の拡大概略図である。（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 別の音叉型水晶振動片２０’の拡大概略図である。 （ａ）は実施形態にかかる水晶振動子５０の全体斜視図であり、（ｂ）は断面図であり、（ｃ）は金属蓋体７１を取り外した上面図である。 現像が終わった状態の結像水晶ウエハを示した円形の単結晶水晶ウエハ１０の表面斜視図である。 音叉型水晶振動片２０の外形及び溝部を形成するためのフローチャートである。 音叉型水晶振動片２０の外形及び溝部を形成するためのフローチャートである。 音叉型水晶振動片２０の電極パターンを形成するためのフローチャートである。 パッケージング及び調整のためのフローチャートである。

符号の説明

１０ …… 単結晶水晶ウエハ
２０，２０’ …… 音叉型圧電振動片
２１ …… 振動腕
２３、２５ …… 第１電極パターン、第２電極パターン
２７ …… 溝部
２９ …… 基部
３１ …… クロム層
３２ …… 金層
３６，３６’，３６” …… フォトレジスト層
４２，４２’，４２” …… 露光されたフォトレジスト層
５０ …… 圧電デバイス
７１ …… 蓋体

Claims (6)

1. 圧電体ウエハから圧電振動片を形成する圧電振動片の製造方法であって、
   前記圧電振動片の外形を形成する外形形成工程と、
   外形形成された前記圧電振動片の表面にＣｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｔｉ（チタン）のうちいずれか1つの金属により第１の金属膜を成膜する第１金属膜成膜工程と、
   前記第１の金属膜上にＡｕ（金）又はＡｇ（銀）のうちいずれか1つの金属により第２の金属膜を成膜する第２金属膜成膜工程と、
   前記第１及び前記第２の金属膜に電極パタ−ンを形成する電極パタ−ン形成工程と、
   前記圧電振動片の所定箇所において前記第２の金属膜を剥離する剥離工程と、
   を備えたこと特徴とする圧電振動片の製造方法。
2. 前記電極パタ−ン形成工程は、
   前記第２の金属膜上にレジストを塗布するレジスト塗布工程と、
   前記レジストを前記電極パタ−ンの形状に感光させる第１感光工程と、
   感光されたレジストを除去し、前記第１及び前記第２の金属膜をエッチングで除去する第１除去工程と、
   を有する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. 前記剥離工程は、
   前記第１除去工程を行った後でも残っているレジストに対して、前記所定箇所の形状を感光させる第２感光工程と、
   感光されたレジストを除去し、前記第２の金属膜をエッチングで除去する第２除去工程と、
   を有することを特徴とする請求項２に記載の圧電振動片の製造方法。
4. 前記圧電振動片は、基部、この基部から延びる少なくとも一対の振動腕部及びこの振動腕部に形成された溝部を有し、
   前記所定箇所は、少なくとも前記溝部を含むことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の圧電振動片の製造方法。
5. 圧電材料により形成された基部と、
   前記基部の一端側から所定方向に延びる一対の振動腕と、
   前記振動腕に形成された溝部と、
   前記溝部の表面に形成されたＣｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｔｉ（チタン）のうちいずれか1つの一層のみの第１の金属膜と、
   を備えることを特徴とする音叉型圧電振動片。
6. 前記基部には、前記第１の金属膜上に第２の金属膜が形成されるとともに、前記振動腕の溝部を所定方向に越えた先端側には、前記第１の金属膜上に第２の金属膜が形成されることを特徴とする請求項５に記載の音叉型圧電振動片。