JP2010093847A - Method for manufacturing crystal oscillating piece - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a reverse mesa type crystal oscillating piece having an excellent mass productivity and high occupying ratio of an oscillating part. <P>SOLUTION: The method for manufacturing the crystal oscillating piece 10 uses a wafer 30 including edges parallel with each of a Z" axis obtained by rotating a Z' axis within a range of +60° from -120° around a Y' axis while using a rotation in the +X-axis direction around the Y' axis of a +Z' axis in an AT-cut crystal plate as a positive angle of rotation and an X' axis vertically crossing with the Z" axis. The method for manufacturing the crystal oscillating piece 10 includes a first etching process wet etching the outer peripheries of a thin forming region 34 configuring an oscillating part 16 and a thick forming region adjacent to the thin forming region and the outer periphery of a thick non-forming region formed at the -Z"-axis side end of at least the thin forming region when carrying out a working from a main surface on the +Y'-axis side; and a second etching process penetrating the outer periphery of the thick forming region and the outer periphery of the thick non-forming region in the Y'-axis direction by a wet etching in this case. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、水晶振動片の製造方法に係り、特に逆メサ型の水晶振動片等を製造する場合に、励振に有効な肉薄部の占有率を大きく採ることに好適な水晶振動片の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a crystal vibrating piece, and in particular, when manufacturing an inverted mesa type crystal vibrating piece or the like, a method for manufacturing a crystal vibrating piece suitable for taking a large occupation ratio of a thin portion effective for excitation. About.

高周波数化と水晶振動片の機械的強度確保の両立を実現可能とする逆メサ型水晶振動片では近年、益々の小型化が要望されてきている。こうした小型薄型化が進められる水晶振動片では、大きな問題として、水晶振動片そのものに起因する問題と、水晶デバイスを構成する上で他の構成部材との間に生ずる問題といった2つの問題が挙げられることが多い。このような問題のうち、水晶振動片そのものに起因する問題としては、次のような事項を挙げることができる。   In recent years, there has been a demand for further downsizing of the inverted mesa type crystal vibrating piece capable of realizing both high frequency and ensuring the mechanical strength of the crystal vibrating piece. In such a crystal vibrating piece that is being reduced in size and thickness, there are two major problems: a problem caused by the crystal vibrating piece itself, and a problem that occurs between other components when configuring the quartz crystal device. There are many cases. Among such problems, the following matters can be cited as problems caused by the quartz crystal resonator element itself.

例えば、振動部としての肉薄部の確保に係る問題である。具体的には、小型化が進む水晶振動片の形状形成には、量産性の高いウエットエッチングによる工法が採られることが多い。しかし、ウエットエッチングによる水晶の加工は、水晶の結晶方位の影響を受けてしまう。逆メサ型の水晶振動片を製造する場合、エッチング面に現れる結晶面によって、そのエッチングレートが異なり、振動部としての肉薄部の周囲には、残渣と呼ばれる傾斜面(結晶面)が現れる。   For example, there is a problem related to securing a thin portion as a vibrating portion. Specifically, in order to form the shape of a quartz crystal resonator piece that is becoming smaller in size, a mass etching method using wet etching is often employed. However, the processing of quartz by wet etching is affected by the crystal orientation of the quartz. When an inverted mesa type crystal vibrating piece is manufactured, the etching rate varies depending on the crystal surface appearing on the etched surface, and an inclined surface (crystal surface) called a residue appears around the thin portion as the vibrating portion.

水晶振動片を構成する水晶素板のサイズが小さくなった場合、肉厚部から肉薄部に至るまでの残渣の割合が増すこととなり、確保される肉薄部の有効面積が小さくなってしまう。振動部である肉薄部の有効面積が小さくなった場合、励振電極の寸法も小さくせざるを得ない。そして、励振電極の寸法が極端に小さい場合、水晶から安定した信号を取り出すことができなくなったり、エネルギー閉じ込めが不十分となり、周波数温度特性を示すグラフに、支持部からの応力等の影響や、ディップが現れることがある。   When the size of the quartz base plate constituting the quartz vibrating piece is reduced, the ratio of the residue from the thick part to the thin part is increased, and the effective area of the thin part to be secured is reduced. When the effective area of the thin portion that is the vibrating portion is reduced, the size of the excitation electrode must be reduced. And when the dimension of the excitation electrode is extremely small, it becomes impossible to take out a stable signal from the crystal, energy confinement becomes insufficient, the graph showing the frequency temperature characteristics, the influence of stress etc. from the support part, Dips may appear.

こうした問題を解消するために、逆メサ型の水晶振動片における肉薄部の占める割合を大きくすることに関する技術が、特許文献1や特許文献2に開示されている。   In order to solve such a problem, Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose a technique related to increasing the proportion of the thin portion in the inverted mesa type crystal vibrating piece.

特許文献1に開示されている逆メサ型の水晶振動片は、逆メサ型の水晶振動片を製造した後に、不要となる肉厚部の一部をダイシングするというものである。
また、特許文献2に開示されている逆メサ型の水晶振動片は、肉薄部の形成を研磨により行い、ダイシングにより個片化するというものである。
The inverted mesa type crystal vibrating piece disclosed in Patent Document 1 is obtained by dicing a part of an unnecessary thick portion after manufacturing an inverted mesa type quartz vibrating piece.
Further, the inverted mesa type crystal vibrating piece disclosed in Patent Document 2 is such that the thin portion is formed by polishing and is singulated by dicing.

また、水晶デバイスを製造する上での他の構成部材との間に生ずる問題としては、次のような事項を挙げることができる。例えば、パッケージや基板に水晶振動片を実装した際に生ずる応力と周波数特性に関する問題である。具体的には、パッケージや基板に導電性接着剤やバンプを介して水晶振動片を実装すると、パッケージや基板が受けた応力、あるいは水晶と基板やパッケージの線膨張率の違いによって生ずる応力が水晶振動片に作用する。こうした場合、水晶振動片は周波数特性にズレを生じさせてしまう。   Moreover, the following matters can be mentioned as a problem which arises between other structural members in manufacturing a quartz crystal device. For example, there is a problem relating to stress and frequency characteristics generated when a quartz crystal resonator element is mounted on a package or a substrate. Specifically, when a crystal resonator element is mounted on a package or board via a conductive adhesive or bump, the stress received by the package or board, or the stress caused by the difference in the linear expansion coefficient between the crystal and the board or package, Acts on the vibrator element. In such a case, the quartz crystal resonator element causes a shift in frequency characteristics.

このような問題は、水晶振動片の小型化、薄型化が進むほど大きな影響となることより、周波数特性の変化と応力の関係(応力感度)についての研究が進められてきた。このような研究の成果として、非特許文献1には、ATカット水晶素板に関する応力感度についての説明がある。非特許文献1によれば、ATカット水晶素板では、結晶軸であるX軸をY′軸回りに−X軸から、−Z′軸へ向かう方向へ60°または120°回転させた方向が、もっとも応力感度が鈍くなる事が記載されている。   Such problems become more significant as the crystal resonator element becomes smaller and thinner, and research on the relationship between the change in frequency characteristics and stress (stress sensitivity) has been advanced. As a result of such research, Non-Patent Document 1 describes the stress sensitivity related to the AT-cut quartz base plate. According to Non-Patent Document 1, in the AT-cut quartz base plate, the X axis, which is the crystal axis, is rotated by 60 ° or 120 ° around the Y ′ axis from the −X axis toward the −Z ′ axis. It is described that the stress sensitivity becomes dull.

特開2002−33640号公報JP 2002-33640 A 特開2001−144578号公報JP 2001-144578 A

J.M.Ratajski,“The Force Sensitivity of AT−Cut Quartz Crystals”,20th Annual Symposium on Frequency Control,(1966)J. et al. M.M. Ratajski, “The Force Sensitivity of AT-Cut Quartz Crystals”, 20th Annual Symposium on Frequency Control, (1966)

上記特許文献に開示されている逆メサ型の水晶振動片は、確かに肉薄部の占有率は向上する。しかし、両者とも水晶振動片の製造に機械加工を必要とするため、ウエットエッチングのみの工法で製造される水晶振動片に比べて量産性が落ちる。   In the inverted mesa type crystal vibrating piece disclosed in the above-mentioned patent document, the occupancy ratio of the thin portion is improved. However, both require mechanical processing to manufacture the quartz crystal vibrating piece, so that the mass productivity is lower than that of the quartz crystal vibrating piece manufactured by the wet etching only method.

そこで本発明では、量産性に優れ、振動部の占有割合の高い逆メサ型の水晶振動片の製造方法を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a manufacturing method of an inverted mesa type quartz vibrating piece that is excellent in mass productivity and has a high occupation ratio of a vibrating part.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

第1の形態の製造方法は、ATカット水晶板における+Z′軸をY′軸回りに+X軸方向へ回転させることを正の回転角として、Z′軸をY′軸回りに−120°から+60°の範囲で回転させて得られるZ″軸とこれに垂直に交わるX′軸のそれぞれに平行な縁辺を有するウエハを用いた水晶振動片の製造方法であって、+Y′軸側主面から加工を施す場合には、振動部を構成する肉薄部形成領域と、前記肉薄部形成領域に隣接した肉厚部形成領域の外周部、および少なくとも前記肉薄部形成領域の−Z″軸側端部に設ける肉厚部非形成領域の外周部を、−Y′軸側から加工を施す場合には、振動部を構成する肉薄部形成領域と、前記肉薄部形成領域に隣接した肉厚部形成領域の外周部、および少なくとも前記肉薄部形成領域の+Z″軸側端部に設ける肉厚部非形成領域の外周部をウエットエッチングする第1のエッチング工程と、前記肉厚部形成領域の外周部と前記肉厚部非形成領域の外周部をウエットエッチングしてY′軸方向に貫通させる第2のエッチング工程とを有することを特徴とする水晶振動片の製造方法。   In the manufacturing method of the first embodiment, rotating the + Z ′ axis in the AT cut quartz plate around the Y ′ axis in the + X axis direction is a positive rotation angle, and the Z ′ axis is about −120 ° around the Y ′ axis. A method of manufacturing a quartz crystal resonator element using a wafer having edges parallel to the Z ″ axis obtained by rotating in a range of + 60 ° and the X ′ axis perpendicular to the Z ″ axis, and the + Y ′ axis side main surface When processing is performed from the above, the thin part forming region constituting the vibration part, the outer peripheral part of the thick part forming region adjacent to the thin part forming region, and at least the −Z ″ -axis side end of the thin part forming region When the outer peripheral part of the thick part non-formation region provided in the part is processed from the −Y′-axis side, the thin part formation region constituting the vibration part and the thick part formation adjacent to the thin part formation region are formed. + Z ″ axis side end of the outer peripheral portion of the region and at least the thin portion forming region A first etching step of performing wet etching on the outer peripheral portion of the thick portion non-forming region provided in the portion, and performing wet etching on the outer peripheral portion of the thick portion forming region and the outer peripheral portion of the thick portion non-forming region. And a second etching step for penetrating in the axial direction.

第2の形態の製造方法は、ATカット水晶板における+Z′軸をY′軸回りに+X軸方向へ回転させることを正の回転角として、Z′軸をY′軸回りに−120°から+60°の範囲で回転させて得られるZ″軸とこれに垂直に交わるX′軸のそれぞれに平行な縁辺を有するウエハを用いた水晶振動片の製造方法であって、+Y′軸側から加工を施す場合には、振動部を構成する肉薄部形成領域と、少なくとも前記肉薄部形成領域の−Z″軸側端部に設ける肉厚部非形成領域の外周部を、−Y′軸側から加工を施す場合には、振動部を構成する肉薄部形成領域と、少なくとも前記肉薄部形成領域の+Z″軸側端部に設ける肉厚部非形成領域の外周部をウエットエッチングする第1のエッチング工程と、前記振動部形成領域に隣接した肉厚部形成領域の外周部と前記肉厚部非形成領域の外周部を前記ウエハの両主面からウエットエッチングしてY′軸方向に貫通させる第2のエッチング工程とを有することを特徴とする水晶振動片の製造方法。   In the manufacturing method of the second embodiment, the rotation of the + Z ′ axis in the AT cut quartz plate around the Y ′ axis in the + X axis direction is a positive rotation angle, and the Z ′ axis is rotated from −120 ° around the Y ′ axis. A method of manufacturing a crystal resonator element using a wafer having an edge parallel to each of a Z ″ axis obtained by rotating within a range of + 60 ° and an X ′ axis perpendicular to the Z ″ axis, and processing from the + Y ′ axis side In this case, the outer peripheral portion of the thin portion forming region constituting the vibrating portion and at least the thick portion non-forming region provided at the end of the thin portion forming region on the −Z ″ axis side is from the −Y′-axis side. In the case of processing, the first etching that performs wet etching on the outer peripheral portion of the thin portion forming region that forms the vibration portion and at least the thick portion non-forming region provided at the + Z ″ axis side end portion of the thin portion forming region. Process and formation of a thick part adjacent to the vibration part forming region A quartz crystal resonator element comprising: a second etching step of wet etching the outer peripheral portion of the region and the outer peripheral portion of the thick portion non-formation region from both main surfaces of the wafer in the Y′-axis direction. Manufacturing method.

[適用例1]水晶素板に対し、振動部を構成する肉薄部と振動部に隣接した肉厚部とをウエットエッチングにより形成する水晶振動片であって、前記水晶素板はATカット水晶素板における+Z′軸をY′軸回りに+X軸方向へ回転させることを正の回転角として、Z′軸をY′軸回りに−120°から+60°の範囲で回転させて得られるZ″軸とこれに垂直に交わるX′軸とのそれぞれに平行な縁辺を有し、前記肉薄部の形成は+Y′軸側主面または−Y′軸側主面のいずれか一方から行い、+Y′軸側主面からエッチングを行った場合には少なくとも+Z″軸側端部に肉厚部を設け、−Y′軸側主面からエッチングを行った場合には少なくとも−Z″軸側端部に肉厚部を設けたことを特徴とする水晶振動片。
このようにして構成される水晶振動片によれば、量産性に優れ、水晶素板に対する振動部、すなわち肉薄部の占有割合を高めることができる。
Application Example 1 A quartz crystal resonator element in which a thin portion constituting a vibrating portion and a thick portion adjacent to the vibrating portion are formed by wet etching with respect to a quartz base plate, and the quartz base plate is an AT-cut quartz element Z ″ obtained by rotating the Z ′ axis around the Y ′ axis in the range of −120 ° to + 60 ° with the + Z ′ axis rotating around the Y ′ axis in the + X axis direction as a positive rotation angle. The thin portion is formed from either the + Y′-axis-side main surface or the −Y′-axis-side main surface, and has an edge parallel to each of the axis and the X′-axis perpendicular to the axis. When etching is performed from the axial main surface, a thick portion is provided at least at the + Z ″ axial side end, and when etching is performed from the −Y ′ axial main surface, at least at the −Z ″ axial side end. A quartz crystal vibrating piece characterized by providing a thick part.
According to the quartz crystal resonator element configured as described above, it is excellent in mass productivity, and the occupation ratio of the vibrating portion, that is, the thin portion with respect to the quartz base plate can be increased.

[適用例2]適用例1に記載の水晶振動片であって、前記肉薄部において、前記肉厚部を設けた端部以外の端部に肉厚部非形成領域を設けたことを特徴とする水晶振動片。
肉厚部を設けた端部以外の端部に肉厚部を形成しないようにすることで、肉薄部の占有割合増加を確実なものとすることができる。また、適用例1に記載の水晶振動片と同様に、量産性にも優れることとなる。
[Application Example 2] The quartz crystal resonator element according to Application Example 1, wherein in the thin portion, a thick portion non-formation region is provided at an end portion other than the end portion where the thick portion is provided. Crystal vibrating piece.
By preventing the thick part from being formed at the end other than the end provided with the thick part, an increase in the occupation ratio of the thin part can be ensured. Further, like the quartz crystal resonator element described in Application Example 1, the mass productivity is excellent.

[適用例3]適用例1に記載の水晶振動片であって、前記Z′軸の回転角度の範囲を−60°から−25°とし、+Y′軸側主面からエッチングを行った場合には+Z″軸側端部および+X′軸側端部に肉厚部を設けると共に、−Z″軸側端部および−X′軸側端部に肉厚部非形成領域を設け、−Y′軸側主面からエッチングを行った場合には−Z″軸側端部および−X′軸側端部に肉厚部を設ける共に、+Z″軸側端部および+X′軸側端部に肉厚部非形成領域を設けたことを特徴とする水晶振動片。
このような特徴を有する水晶振動片によれば、量産性に優れ、水晶素板に対する振動部の占有割合を高め、かつ水晶振動片の機械的強度も確保することができる。
Application Example 3 In the quartz crystal resonator element according to Application Example 1, when the range of the rotation angle of the Z ′ axis is −60 ° to −25 ° and etching is performed from the main surface on the + Y ′ axis side. Is provided with a thick portion at the + Z ″ axis end and the + X ′ axis end, and is provided with a thick portion non-forming region at the −Z ″ axis end and the −X ′ axis end, When etching is performed from the axial main surface, thick portions are provided at the −Z ″ axial end and the −X ′ axial end, and at the + Z ″ axial end and the + X ′ axial end. A quartz crystal resonator element having a thick portion non-formation region.
According to the quartz crystal vibrating piece having such characteristics, it is excellent in mass productivity, can increase the occupation ratio of the vibrating portion to the quartz base plate, and can secure the mechanical strength of the quartz crystal vibrating piece.

[適用例4]適用例1に記載の水晶振動片であって、前記Z′軸の回転角度の範囲を−35°から0°とし、+Y′軸側主面からエッチングを行った場合には+Z″軸側端部および−X′軸側端部に肉厚部を設けると共に、−Z″軸側端部および+X′軸側端部に肉厚部非形成領域を設け、−Y′軸側主面からエッチングを行った場合には−Z″軸側端部および+X′軸側端部に肉厚部を設けると共に、+Z″軸側端部および−X′軸側端部に肉厚部非形成領域を設けたことを特徴とする水晶振動片。
このような特徴を有する水晶振動片も、適用例3と同様に、量産性に優れ、水晶素板に対する振動部の占有割合を高め、かつ水晶振動片の機械的強度も確保することができる水晶振動片とすることができる。
Application Example 4 In the crystal resonator element according to Application Example 1, when the range of the rotation angle of the Z ′ axis is −35 ° to 0 ° and etching is performed from the main surface on the + Y ′ axis side. A thick portion is provided at the + Z ″ axis side end portion and the −X ′ axis side end portion, and a thick portion non-forming region is provided at the −Z ″ axis side end portion and the + X ′ axis side end portion. When etching is performed from the side main surface, thick portions are provided at the −Z ″ axis side end portion and the + X ′ axis side end portion, and the + Z ″ axis side end portion and the −X ′ axis side end portion are thick. A quartz crystal resonator element having a non-part forming region.
Similarly to Application Example 3, the crystal vibrating piece having such a feature is also excellent in mass productivity, can increase the occupation ratio of the vibration part to the crystal base plate, and can secure the mechanical strength of the crystal vibrating piece. It can be a vibrating piece.

[適用例5]適用例1に記載の水晶振動片であって、前記Z′軸の回転角度を−30°±5°とし、+Y′軸側主面からエッチングを行った場合には+Z″軸側端部および±X′軸側端部に肉厚部を設けると共に、−Z″軸側端部に肉厚部非形成領域を設け、−Y′軸側主面からエッチングを行った場合には−Z″軸側端部および±X′軸側端部に肉厚部を設けると共に+Z″軸側端部に肉厚部非形成領域を設けたことを特徴とする水晶振動片。
このような特徴を有する水晶振動片も、上記適用例3、適用例4と同様に、量産性に優れ、水晶素板に対する振動部の占有割合を高め、かつ水晶振動片の機械的強度も確保することができる水晶振動片とすることができる。
Application Example 5 In the quartz crystal resonator element according to Application Example 1, when the rotation angle of the Z ′ axis is −30 ° ± 5 ° and etching is performed from the main surface on the + Y ′ axis side, + Z ″ Etching from the main surface of the -Y'-axis side, with thick-walled portions at the shaft-side end and ± X'-axis-side end, and a thick-film non-forming region at the -Z "shaft-side end The quartz crystal resonator element is characterized in that a thick portion is provided at an end portion on the −Z ″ axis side and an end portion on the ± X ′ axis side and a thick portion non-forming region is provided at an end portion on the + Z ″ axis side.
The crystal resonator element having such a feature is also excellent in mass productivity, increases the occupation ratio of the vibration part with respect to the crystal base plate, and secures the mechanical strength of the crystal resonator element, as in application examples 3 and 4. It can be a crystal vibrating piece that can be.

[適用例6]適用例1または適用例2に記載の水晶振動片であって、前記Z′軸の回転角度を−30°±5°とし、±X′軸側縁辺の一部の外周に肉厚部を設けたことを特徴とする水晶振動片。
このような特徴を有する水晶振動片も、上記適用例3〜適用例5と同様に、量産性に優れ、水晶素板に対する振動部の占有割合を高め、かつ水晶振動片の機械的強度も確保することができる水晶振動片とすることができる。
[Application Example 6] The quartz crystal resonator element according to Application Example 1 or Application Example 2, wherein the rotation angle of the Z ′ axis is −30 ° ± 5 °, and a part of the outer periphery of the ± X ′ axis side edge A quartz crystal vibrating piece characterized by providing a thick part.
The quartz crystal vibrating piece having such characteristics is also excellent in mass productivity, increasing the occupation ratio of the vibrating portion to the quartz base plate, and ensuring the mechanical strength of the quartz crystal vibrating piece as in the above application examples 3 to 5. It can be a crystal vibrating piece that can be.

[適用例7]適用例1乃至適用例6のいずれかに記載の水晶振動片であって、前記Z′軸の回転角度を−30°±5°とし、前記水晶素板に配設される電極パターンを構成する接続電極を、前記Z″軸に平行な直線上に配設したことを特徴とする水晶振動片。
このような特徴を有する水晶振動片によれば、実装形態において外部応力の影響を受け難くなる。
Application Example 7 The quartz crystal resonator element according to any one of Application Examples 1 to 6, wherein the rotation angle of the Z ′ axis is −30 ° ± 5 ° and is disposed on the crystal base plate. A crystal resonator element, wherein connection electrodes constituting an electrode pattern are arranged on a straight line parallel to the Z ″ axis.
According to the quartz crystal resonator element having such a feature, it is difficult to be influenced by external stress in the mounting form.

[適用例8]適用例1乃至適用例7のいずれかに記載の水晶振動片であって、前記振動部における一方の主面に、複数の励振電極を形成したことを特徴とする水晶振動片。
このような特徴を有する水晶振動片は、デバイスとして使用した場合、二重モードフィルタを構成することができる。
[Application Example 8] The crystal resonator element according to any one of Application Examples 1 to 7, wherein a plurality of excitation electrodes are formed on one main surface of the vibration unit. .
When the crystal resonator element having such a feature is used as a device, a double mode filter can be formed.

[適用例9]適用例1乃至適用例8のいずれかに記載の水晶振動片をパッケージ内に実装した水晶デバイス。
このような構成とすることで、水晶振動子、または水晶フィルタを提供することができる。
Application Example 9 A crystal device in which the crystal resonator element according to any one of Application Examples 1 to 8 is mounted in a package.
With such a configuration, a crystal resonator or a crystal filter can be provided.

[適用例10]適用例1乃至適用例7のいずれかに記載の水晶振動片と、発振回路とを備えたことを特徴とする水晶発振器。
このような構成とすることで、水晶発振器を提供することができる。
Application Example 10 A crystal oscillator comprising the crystal resonator element according to any one of Application Examples 1 to 7, and an oscillation circuit.
With such a configuration, a crystal oscillator can be provided.

[適用例11]ATカット水晶板における+Z′軸をY′軸回りに+X軸方向へ回転させることを正の回転角として、Z′軸をY′軸回りに−120°から+60°の範囲で回転させて得られるZ″軸とこれに垂直に交わるX′軸のそれぞれに平行な縁辺を有するウエハを用いた水晶振動片の製造方法であって、+Y′軸側主面から加工を施す場合には、振動部を構成する肉薄部形成領域と、前記肉薄部形成領域に隣接した肉厚部形成領域の外周部、および少なくとも前記肉薄部形成領域の−Z″軸側端部に設ける肉厚部非形成領域の外周部を、−Y′軸側から加工を施す場合には、振動部を構成する肉薄部形成領域と、前記肉薄部形成領域に隣接した肉厚部形成領域の外周部、および少なくとも前記肉薄部形成領域の+Z″軸側端部に設ける肉厚部非形成領域の外周部をウエットエッチングする第1のエッチング工程と、前記肉厚部形成領域の外周部と前記肉厚部非形成領域の外周部をウエットエッチングしてY′軸方向に貫通させる第2のエッチング工程とを有することを特徴とする水晶振動片の製造方法。
このような特徴を有する水晶振動片の製造方法によれば、2回のエッチング工程のみで上記いずれかの適用例に記載した水晶振動片の外形形状を形成することが可能となる。よって、ウエットエッチングでのバッチ処理による形状形成が可能なため、優れた量産性を誇ることができる。
Application Example 11 In the AT cut quartz plate, rotating the + Z ′ axis around the Y ′ axis in the + X axis direction is a positive rotation angle, and the Z ′ axis is around −120 ° to + 60 ° around the Y ′ axis. A quartz crystal resonator element using a wafer having an edge parallel to each of a Z ″ axis obtained by rotating the X ″ axis and an X ′ axis perpendicular to the Z ″ axis. Processing is performed from the main surface on the + Y ′ axis side. In this case, the thin portion forming region constituting the vibrating portion, the outer peripheral portion of the thick portion forming region adjacent to the thin portion forming region, and at least the -Z ″ axis side end portion of the thin portion forming region. When processing the outer peripheral portion of the thick portion non-forming region from the −Y′-axis side, the thin portion forming region constituting the vibrating portion, and the outer peripheral portion of the thick portion forming region adjacent to the thin portion forming region , And at least at the + Z ″ -axis side end portion of the thin portion forming region A first etching step in which the outer peripheral portion of the thick portion non-forming region is wet-etched; and the outer peripheral portion of the thick portion forming region and the outer peripheral portion of the thick portion non-forming region are wet-etched in the Y′-axis direction. And a second etching step for penetrating the crystal vibrating piece.
According to the method for manufacturing a quartz crystal vibrating piece having such a feature, it is possible to form the external shape of the quartz crystal vibrating piece described in any of the above application examples by only two etching steps. Therefore, since shape formation by batch processing by wet etching is possible, it can be proud of excellent mass productivity.

[適用例12]ATカット水晶板における+Z′軸をY′軸回りに+X軸方向へ回転させることを正の回転角として、Z′軸をY′軸回りに−120°から+60°の範囲で回転させて得られるZ″軸とこれに垂直に交わるX′軸のそれぞれに平行な縁辺を有するウエハを用いた水晶振動片の製造方法であって、+Y′軸側から加工を施す場合には、振動部を構成する肉薄部形成領域と、少なくとも前記肉薄部形成領域の−Z″軸側端部に設ける肉厚部非形成領域の外周部を、−Y′軸側から加工を施す場合には、振動部を構成する肉薄部形成領域と、少なくとも前記肉薄部形成領域の+Z″軸側端部に設ける肉厚部非形成領域の外周部をウエットエッチングする第1のエッチング工程と、前記振動部形成領域に隣接した肉厚部形成領域の外周部と前記肉厚部非形成領域の外周部を前記ウエハの両主面からウエットエッチングしてY′軸方向に貫通させる第2のエッチング工程とを有することを特徴とする水晶振動片の製造方法。
このような特徴を有する水晶振動片の製造方法によっても、2回のエッチング工程のみで上記いずれかの適用例に記載した水晶振動片の外形形状を形成することが可能となる。よって、ウエットエッチングでのバッチ処理による形状形成が可能なため、優れた量産性を誇ることができる。また、貫通工程である第2のエッチング工程をウエハの両主面から行うことにより、水晶振動片の側面形状を整えることができる。
Application Example 12 In an AT-cut quartz plate, rotating the + Z ′ axis around the Y ′ axis in the + X axis direction is a positive rotation angle, and the Z ′ axis is around −120 ° to + 60 ° around the Y ′ axis. Is a method for manufacturing a quartz crystal vibrating piece using a wafer having edges parallel to the Z ″ axis obtained by rotating the X ″ axis and the X ′ axis perpendicular to the Z ″ axis, and processing is performed from the + Y ′ axis side. When processing the outer peripheral portion of the thin portion forming region constituting the vibrating portion and at least the thick portion non-forming region provided at the −Z ″ axis end of the thin portion forming region from the −Y′-axis side The first etching step of wet etching the thin portion forming region constituting the vibration portion and the outer peripheral portion of the thick portion non-forming region provided at least on the + Z ″ axis side end portion of the thin portion forming region, Perimeter of thick part formation area adjacent to vibration part formation area And a second etching step in which the outer peripheral portion of the thick portion non-formation region is wet-etched from both principal surfaces of the wafer and penetrates in the Y′-axis direction. .
Even with the method for manufacturing a quartz crystal vibrating piece having such characteristics, it is possible to form the external shape of the quartz crystal vibrating piece described in any of the above application examples by only two etching steps. Therefore, since shape formation by batch processing by wet etching is possible, it can be proud of excellent mass productivity. Further, the side surface shape of the quartz crystal vibrating piece can be adjusted by performing the second etching process, which is a penetration process, from both main surfaces of the wafer.

第1の実施形態に係る水晶振動片の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the crystal vibrating piece which concerns on 1st Embodiment. 水晶素板の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a quartz base plate. 第1の実施形態に係る水晶振動片に採用する第2の電極パターンを示す図である。It is a figure which shows the 2nd electrode pattern employ | adopted as the quartz crystal vibrating piece which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る水晶振動片に採用する第3の電極パターンを示す図である。It is a figure which shows the 3rd electrode pattern employ | adopted as the quartz crystal vibrating piece which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る水晶振動片に採用する第4の電極パターンを示す図である。It is a figure which shows the 4th electrode pattern employ | adopted as the quartz crystal vibrating piece which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る水晶振動片に採用する第5の電極パターンを示す図である。It is a figure which shows the 5th electrode pattern employ | adopted as the quartz crystal vibrating piece which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る水晶振動片に採用する第6の電極パターンを示す図である。It is a figure which shows the 6th electrode pattern employ | adopted as the quartz crystal vibrating piece which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る水晶振動片に採用する第7の電極パターンを示す図である。It is a figure which shows the 7th electrode pattern employ | adopted as the quartz crystal vibrating piece which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る水晶振動片に採用する第8の電極パターンを示す図である。It is a figure which shows the 8th electrode pattern employ | adopted as the quartz crystal vibrating piece which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る水晶振動片に採用する第9の電極パターンを示す図である。It is a figure which shows the 9th electrode pattern employ | adopted as the quartz crystal vibrating piece which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る水晶振動片に採用する第10の電極パターンを示す図である。It is a figure which shows the 10th electrode pattern employ | adopted as the crystal vibrating piece which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る水晶振動片に採用する第11の電極パターンを示す図である。It is a figure which shows the 11th electrode pattern employ | adopted as the quartz crystal vibrating piece which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る水晶振動片に採用する第12の電極パターンを示す図である。It is a figure which shows the 12th electrode pattern employ | adopted as the quartz crystal vibrating piece which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る水晶振動片に採用する第13の電極パターンを示す図である。It is a figure which shows the 13th electrode pattern employ | adopted as the quartz crystal vibrating piece which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る水晶振動片に採用することができるその他の電極パターンを示す図である。It is a figure which shows the other electrode pattern which can be employ | adopted for the crystal vibrating piece which concerns on 1st Embodiment. 水晶振動片の製造方法の第1の実施形態に係る工程を示す図である。It is a figure which shows the process which concerns on 1st Embodiment of the manufacturing method of a crystal vibrating piece. 水晶振動片の製造方法の第1の実施形態における第1のエッチング終了時の個片形成領域の断面形状を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional shape of the piece formation area at the time of completion | finish of the 1st etching in 1st Embodiment of the manufacturing method of a crystal vibrating piece. 水晶振動片の製造方法の第1の実施形態における第2のエッチング終了時の個片形成領域の断面形状を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional shape of the piece formation area at the time of completion | finish of the 2nd etching in 1st Embodiment of the manufacturing method of a crystal vibrating piece. 水晶振動片の製造方法の第2の実施形態に係る工程を示す図である。It is a figure which shows the process which concerns on 2nd Embodiment of the manufacturing method of a crystal vibrating piece. 水晶振動片の製造方法の第2の実施形態における第1のエッチング終了時の個片形成領域の断面形状を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional shape of the piece formation area at the time of completion | finish of the 1st etching in 2nd Embodiment of the manufacturing method of a crystal vibrating piece. 水晶振動片の製造方法の第2の実施形態における第2のエッチング終了時の個片形成領域の断面形状を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional shape of the piece formation area at the time of completion | finish of the 2nd etching in 2nd Embodiment of the manufacturing method of a crystal vibrating piece. 第1の実施形態に係る水晶振動片の応用形態を示す図である。It is a figure which shows the application form of the crystal vibrating piece which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施形態に係る水晶振動片の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the crystal vibrating piece which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る水晶振動片に採用する第2の電極パターンを示す図である。It is a figure which shows the 2nd electrode pattern employ | adopted as the quartz crystal vibrating piece which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る水晶振動片の応用形態を示す図である。It is a figure which shows the application form of the crystal vibrating piece which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係る水晶振動片の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the quartz crystal vibrating piece which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施形態に係る水晶振動片に採用することのできる電極パターンの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the electrode pattern which can be employ | adopted as the crystal vibrating piece which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施形態に係る水晶振動片の応用形態を示す図である。It is a figure which shows the application form of the crystal vibrating piece which concerns on 3rd Embodiment. 第4の実施形態に係る水晶振動片の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the crystal vibrating piece which concerns on 4th Embodiment. 第4の実施形態に係る水晶振動片の応用形態を示す図である。It is a figure which shows the application form of the crystal vibrating piece which concerns on 4th Embodiment. 発明に係る水晶デバイスに含まれる水晶振動子の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the crystal oscillator contained in the crystal device which concerns on invention. 発明に包含される水晶振動子のその他の構成を示す図である。It is a figure which shows the other structure of the crystal oscillator included by invention. 接続電極をZ″軸に沿って配置した水晶振動片を実装するための水晶振動子のパッケージ構造を示す図である。It is a figure which shows the package structure of the crystal oscillator for mounting the crystal vibrating piece which has arrange | positioned the connection electrode along the Z "axis | shaft. 水晶デバイスとして二重モードフィルタを構成する場合に採用する水晶振動片の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the crystal vibrating piece employ | adopted when comprising a dual mode filter as a crystal device. 発明に係る水晶デバイスに含まれる水晶発振器のうちの第1の実施形態に係る水晶発振器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the crystal oscillator which concerns on 1st Embodiment among the crystal oscillators contained in the crystal device which concerns on invention. 発明に係る水晶デバイスに含まれる水晶発振器のうちの第2の実施形態に係る水晶発振器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the crystal oscillator which concerns on 2nd Embodiment among the crystal oscillators contained in the crystal device which concerns on invention. 発明に包含される水晶発振器のその他の構成を示す図である。It is a figure which shows the other structure of the crystal oscillator included by invention.

以下、本発明の水晶振動片の製造方法に係る実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
まず、図1〜図21を参照して、本発明の製造方法により製造される水晶振動片に係る第1の実施形態について説明する。なお、図2において図2(A)は実施形態に係る水晶素板の平面構成を示す模式図であり、図2(B)は同水晶素板の断面構成を示す模式図である。
Hereinafter, an embodiment according to a method for manufacturing a quartz crystal resonator element of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
First, with reference to FIGS. 1-21, 1st Embodiment which concerns on the quartz crystal vibrating piece manufactured by the manufacturing method of this invention is described. In FIG. 2, FIG. 2A is a schematic diagram showing a planar configuration of the crystal blank according to the embodiment, and FIG. 2B is a schematic diagram showing a cross-sectional configuration of the crystal blank.

水晶振動片10は、水晶素板12と、当該水晶素板12の表面に形成された電極パターンにより構成される。実施形態に係る水晶振動片10では、水晶素板12としてATカットと呼ばれるカット角で切り出された水晶素板をいわゆる面内回転させたものを用いている。ATカットとは、水晶の結晶軸であるX軸とZ軸とを含む平面(Y面)をX軸を基点として+Z軸を−Y軸方向へ約35度15分回転させて得られる主面(X軸とZ′軸とを含む主面)を有するように切り出された水晶素板である。そして、本実施形態に用いる水晶素板は、このX軸とZ′軸とを含む主面の中で、さらにY′軸を基点とし、+Z′軸を+X軸方向へ回転させることを正の回転角としたとき、X軸、Z′軸をそれぞれ−30°±5°程度回転させて得られるX′軸、Z″軸に沿った(平行な)縁辺を有するものである。なお、水晶デバイスの原材料として一般的に使用されているのは右水晶であるが、左水晶を用いた場合であっても、本発明を実施する上で問題は無い。左水晶とは、右水晶の結晶軸に対し、例えばZ軸とX軸とを有する面を基準として、結晶軸を示した際に、当該結晶軸が鏡像関係に位置することとなる水晶である。ここで、左水晶と右水晶とは、その物理定数が同じであるため、結晶軸に従った回転角、カット角等を間違わなければ、水晶素板を形成する上で、上記説明および以下の説明をそのまま適用することで、所望する水晶振動片を構成することができる。   The crystal vibrating piece 10 includes a crystal base plate 12 and an electrode pattern formed on the surface of the crystal base plate 12. In the quartz crystal vibrating piece 10 according to the embodiment, a so-called in-plane rotated crystal element plate cut at a cut angle called AT cut is used as the crystal element plate 12. The AT cut is a principal surface obtained by rotating the plane (Y plane) including the X axis and the Z axis, which are crystal axes of quartz, from the X axis as the base point and rotating the + Z axis in the -Y axis direction by about 35 degrees 15 minutes. This is a quartz base plate cut out so as to have (a main surface including the X axis and the Z ′ axis). The quartz base plate used in the present embodiment is positive in that the main surface including the X axis and the Z ′ axis further rotates the + Z ′ axis in the + X axis direction with the Y ′ axis as a base point. When the rotation angle is taken, it has edges (parallel) along the X ′ axis and the Z ″ axis obtained by rotating the X axis and the Z ′ axis by about −30 ° ± 5 °, respectively. The right crystal is generally used as a raw material of the device, but even when the left crystal is used, there is no problem in implementing the present invention. For example, when the crystal axis is shown with reference to a plane having, for example, a Z-axis and an X-axis, the crystal axis is in a mirror image relationship, where the left crystal and the right crystal Because the physical constants are the same, if the rotation angle and the cut angle according to the crystal axis are correct, In forming the plate, by directly applying the above description and the following description, it is possible to form a desired quartz crystal resonator element.

図2に示す構成の水晶素板12では、水晶素板12の長手方向をZ″軸、短手方向をX′軸、さらに厚さ方向をY′軸と定めることができる。また、実施形態に係る水晶素板12は、肉薄の振動部16と、これに隣接する固定部となる肉厚部14とを有する。   In the crystal base plate 12 having the configuration shown in FIG. 2, the longitudinal direction of the crystal base plate 12 can be determined as the Z ″ axis, the short side direction as the X ′ axis, and the thickness direction as the Y ′ axis. The crystal base plate 12 has a thin vibrating portion 16 and a thick portion 14 serving as a fixing portion adjacent to the vibrating portion 16.

水晶素板12をウエットエッチングにより加工する場合、水晶の結晶方位の異方性により、結晶面の析出によるエッチングレートの相違が生ずることがある。特にATカットと呼ばれるカット角で切り出された水晶素板は、ウエットエッチングによる加工面に現れる残渣(傾斜面)の存在が問題とされることが多い。加工面における残渣の多寡は、カット角や面内回転角等、種々の切り出し角度を要因として変わってくる。   When the quartz base plate 12 is processed by wet etching, there may be a difference in etching rate due to precipitation of crystal planes due to anisotropy of crystal orientation of quartz. In particular, a quartz base plate cut at a cut angle called AT cut often has a problem of the presence of residues (inclined surfaces) appearing on a processed surface by wet etching. The amount of residue on the processed surface varies depending on various cutting angles such as a cut angle and an in-plane rotation angle.

例えば、一般的なATカット水晶素板をウエットエッチングにより逆メサ型に加工した場合、肉薄部の2辺、具体的には−Z′軸側段差部と+X軸側段差部に、比較的大きな残渣が現れることとなる。一方、本実施形態で採用する面内回転角で切り出した水晶素板12をウエットエッチングにより逆メサ型に加工した場合、大きな残渣は−Z″軸側の一辺のみに現れることとなる。このような水晶素板12を採用することで、振動部16と肉厚部14との間に生ずる残渣を減らす事ができ、水晶振動片10を構成する上での有効な振動部16の占有率を向上させることができる。   For example, when a general AT-cut quartz base plate is processed into a reverse mesa shape by wet etching, it is relatively large on the two sides of the thin portion, specifically on the −Z′-axis side step portion and the + X-axis side step portion. A residue will appear. On the other hand, when the quartz base plate 12 cut out at the in-plane rotation angle employed in the present embodiment is processed into a reverse mesa shape by wet etching, a large residue appears only on one side on the −Z ″ axis side. By adopting the quartz base plate 12, the residue generated between the vibrating portion 16 and the thick portion 14 can be reduced, and an effective occupation ratio of the vibrating portion 16 in configuring the crystal vibrating piece 10 can be reduced. Can be improved.

また、本実施形態に係る水晶素板12は、外形形状形成時に、残渣が現れる側(−Z″軸側)の肉薄部の端部を肉厚部非形成領域とし、肉厚部をウエットエッチングにより除去している。このように肉厚部の一部を除去することで、残渣が生ずる要因を無くすことができ、水晶振動片10を構成する上で水晶素板12全体に対する振動部16の占有率を向上させることができる。   Further, in the quartz base plate 12 according to the present embodiment, when forming the outer shape, the end portion of the thin portion on the side where the residue appears (the −Z ″ axis side) is the thick portion non-forming region, and the thick portion is wet-etched. In this way, by removing a part of the thick part, it is possible to eliminate the cause of the residue, and in constructing the crystal vibrating piece 10, the vibration part 16 with respect to the entire quartz base plate 12 is removed. The occupation ratio can be improved.

このため、本実施形態に係る水晶素板12は、肉薄の振動部16に隣接する肉厚部14を、−Z″軸側以外の縁辺に沿って略U字状に備えるようにしている。このような構成であっても、水晶振動片10の機械的強度を保つことができるからである。   For this reason, the quartz base plate 12 according to the present embodiment is provided with the thick portion 14 adjacent to the thin vibrating portion 16 in a substantially U shape along the edge other than the −Z ″ axis side. This is because the mechanical strength of the crystal vibrating piece 10 can be maintained even with such a configuration.

このような外形形状を有する水晶素板12には、励振電極18,24、接続電極22,28、および引出し電極20,26といった電極パターンが設けられる。以下に、本実施形態の水晶素板12に設けられる電極パターンについて、図面を参照して説明する。   The crystal base plate 12 having such an outer shape is provided with electrode patterns such as excitation electrodes 18 and 24, connection electrodes 22 and 28, and extraction electrodes 20 and 26. Below, the electrode pattern provided in the quartz base plate 12 of this embodiment is demonstrated with reference to drawings.

まず、第1の電極パターンについて、図1を参照して説明する。第1の電極パターンは、振動部16の表面側に配設される励振電極18をZ″軸方向に長辺を有する矩形とし、振動部16の裏面側に配設される励振電極24をX′軸方向に長辺を有する矩形としている。このように、矩形の励振電極18,24同士を振動部16を介した表裏面で交差させるようにし、その一部が振動部16の表と裏で重なるようにすることで、振動部16の表裏に配設される励振電極18,24にズレが生じた場合であっても、励振に寄与することとなる励振電極18,24の重なり部分の面積は同じとなる。よって、量産される水晶振動片10の発振特性の差異を小さくすることができる。   First, the first electrode pattern will be described with reference to FIG. In the first electrode pattern, the excitation electrode 18 disposed on the front surface side of the vibration part 16 is a rectangle having a long side in the Z ″ axis direction, and the excitation electrode 24 disposed on the back surface side of the vibration part 16 is X. ′ A rectangular shape having long sides in the axial direction In this way, the rectangular excitation electrodes 18, 24 are made to intersect each other on the front and back surfaces via the vibration portion 16, and a part of the front and back surfaces of the vibration portion 16. If the excitation electrodes 18 and 24 disposed on the front and back sides of the vibration unit 16 are displaced, the overlapping portions of the excitation electrodes 18 and 24 that contribute to excitation are caused. Therefore, the difference in the oscillation characteristics of the mass-produced quartz crystal vibrating piece 10 can be reduced.

接続電極22,28は、+Z″軸側に設けられた肉厚部14の縁辺に沿って設けられ、引出し電極20,26を介して励振電極18,24と電気的に接続されている。引出し電極20,26は、肉厚部14と肉薄の振動部16との段差部を跨ぐ部分の線幅を大きくとるようにすると良い。このような構成とすることにより、電極パターンを構成する金属膜の膜厚が薄くなる傾向にある振動部16と肉厚部14との間の段差部において、引出し電極20,26の断線が生ずることを防止することができる。ここで、引出し電極20は、Z″軸方向に沿って段差部まで配設された励振電極18から、段差部を跨ぐようにして−X′軸側縁辺へと引き回し、当該縁辺に沿って接続電極22まで引き回される。また、引出し電極26は、X′軸に沿って+X′軸側縁辺まで配設された励振電極24から、当該縁辺に沿って+Z″軸側縁辺まで引き回されて接続電極28に接続される。
なお当然に、段差部を跨ぐ引出し電極の幅が狭い場合であっても、本実施形態の一部であることに変わりは無い。
The connection electrodes 22 and 28 are provided along the edge of the thick portion 14 provided on the + Z ″ axis side, and are electrically connected to the excitation electrodes 18 and 24 via the extraction electrodes 20 and 26. It is preferable that the electrodes 20 and 26 have a large line width at the portion straddling the stepped portion between the thick portion 14 and the thin vibrating portion 16. With this configuration, the metal film constituting the electrode pattern The disconnection of the extraction electrodes 20 and 26 can be prevented at the step portion between the vibrating portion 16 and the thick portion 14 where the thickness of the extraction electrode 20 tends to be thin. From the excitation electrode 18 arranged up to the step portion along the Z ″ axis direction, it is routed to the −X′-axis side edge across the step portion, and is routed to the connection electrode 22 along the edge. The lead electrode 26 is led from the excitation electrode 24 disposed along the X ′ axis to the + X′-axis side edge to the + Z ″ -axis side edge along the edge and connected to the connection electrode 28. .
Of course, even if the width of the extraction electrode straddling the step portion is narrow, it is still a part of this embodiment.

また、接続電極28は、裏面側から延びる引出し電極26を水晶素板12の側面を介して表面側へ引き回す事で、励振電極24との電気的接続が図られる。このような構成とすることで、一方の面(例えば表面)に2つの接続電極22,28が配設されることとなる。このため、水晶振動片10を基板やパッケージに実装する際に、導電性接着剤の上塗布をする必要が無くなる。導電性接着剤の上塗布が不要となることにより、過塗布された導電性接着剤が金属性のパッケージ側面や他の電極等に触れ、短絡を生じさせるといった事態を防止することができる。また、水晶振動片10の実装形態として、バンプを用いる事も可能となる等、実装方法の幅を増やすことができる。   Further, the connection electrode 28 is electrically connected to the excitation electrode 24 by drawing the extraction electrode 26 extending from the back surface side to the front surface side through the side surface of the crystal base plate 12. With such a configuration, the two connection electrodes 22 and 28 are disposed on one surface (for example, the surface). For this reason, when mounting the crystal vibrating piece 10 on a substrate or a package, it is not necessary to apply a conductive adhesive. By eliminating the need for overcoating of the conductive adhesive, it is possible to prevent a situation in which the overcoated conductive adhesive touches the metallic package side surface or other electrodes and causes a short circuit. Moreover, as a mounting form of the crystal vibrating piece 10, it is possible to use bumps, and the width of the mounting method can be increased.

次に、第2の電極パターンについて、図3を参照して説明する。第2の電極パターンは、上述した第1の電極パターンに対して、水晶素板12の表裏面に配設されるパターンを逆にした形態のものである。よって、その機能を同一とする箇所には同一の符号を付して、詳細な説明は省略することとする。   Next, the second electrode pattern will be described with reference to FIG. The second electrode pattern has a form in which the pattern disposed on the front and back surfaces of the quartz base plate 12 is reversed with respect to the first electrode pattern described above. Therefore, portions having the same function are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

次に、第3の電極パターンについて、図4を参照して説明する。第3の電極パターンは、振動部16の表裏面に配設する励振電極18,24の形状、寸法を同一とし、両者の間にズレが無いように配設する。接続電極22,28の配設位置は第1、第2の電極パターンと同様であり、引出し電極20,26は次のような形態としている。すなわち、表面側の励振電極18と接続電極22とを繋ぐ引出し電極20は、Z″軸に沿って肉薄の振動部16と肉厚部14との間の段差部まで引き回され、段差部を跨ぐようにして−X′軸側まで引き回されることで段差部を跨ぐ部分の幅を広くとり、−X′軸側の縁辺に沿って接続電極22へと引き回される。一方、裏面側の励振電極24と表面側に配設した接続電極28とを繋ぐ引出し電極26は、+X′軸側の縁辺まで引き回され、+X′軸側の縁辺に沿って+Z″軸側縁辺まで引き回され、水晶素板12の側面を介して表面側に配設された接続電極28へと引き回される。   Next, the third electrode pattern will be described with reference to FIG. In the third electrode pattern, the excitation electrodes 18 and 24 arranged on the front and back surfaces of the vibration part 16 have the same shape and size, and are arranged so that there is no deviation between them. The arrangement positions of the connection electrodes 22 and 28 are the same as those of the first and second electrode patterns, and the extraction electrodes 20 and 26 are configured as follows. That is, the extraction electrode 20 that connects the excitation electrode 18 and the connection electrode 22 on the surface side is routed to the step portion between the thin vibrating portion 16 and the thick portion 14 along the Z ″ axis. By extending to the −X′-axis side so as to straddle, the width of the portion straddling the stepped portion is widened, and is routed to the connection electrode 22 along the edge on the −X′-axis side. The extraction electrode 26 connecting the excitation electrode 24 on the side and the connection electrode 28 disposed on the surface side is routed to the edge on the + X′-axis side and pulled to the edge on the + Z′-axis side along the edge on the + X′-axis side. It is rotated and routed to the connection electrode 28 disposed on the surface side through the side surface of the quartz base plate 12.

次に、第4の電極パターンについて、図5を参照して説明する。第4の電極パターンは、上述した第3の電極パターンに対して、水晶素板12の表裏面に配設されるパターンを逆にした形態のものである。よって、その機能を同一とする箇所には同一の符号を付して、詳細な説明は省略することとする。   Next, the fourth electrode pattern will be described with reference to FIG. A 4th electrode pattern is a thing of the form which reversed the pattern arrange | positioned on the front and back of the quartz base plate 12 with respect to the 3rd electrode pattern mentioned above. Therefore, portions having the same function are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

次に、第5の電極パターンについて、図6を参照して説明する。第5の電極パターンは、上述した第3、第4の電極パターンと、引出し電極20,26の引き回し形態を異ならせている。すなわち、表面側の引出し電極20は、励振電極18から−X′軸側の縁辺まで引き回され、−X′軸側の縁辺に沿って+Z″軸側縁辺まで引き回されている。これに対し、裏面側に配設された引出し電極26は、励振電極24から+X′軸側の縁辺まで引き回され、+X′軸側の縁辺に沿って+Z″軸側縁辺まで引き回される。つまり、第5の電極パターンは、水晶素板12の表裏面で対象な形態の電極パターンを形成しているのである。   Next, the fifth electrode pattern will be described with reference to FIG. The fifth electrode pattern is different from the third and fourth electrode patterns described above in the manner in which the extraction electrodes 20 and 26 are routed. That is, the extraction electrode 20 on the surface side is routed from the excitation electrode 18 to the edge on the −X ′ axis side, and is routed to the + Z ″ axis side edge along the edge on the −X ′ axis side. On the other hand, the extraction electrode 26 disposed on the back surface side is routed from the excitation electrode 24 to the + X′-axis side edge, and is routed along the + X′-axis side edge to the + Z ″ -axis side edge. That is, the fifth electrode pattern forms an electrode pattern of a target form on the front and back surfaces of the quartz base plate 12.

次に、第6の電極パターンについて、図7を参照して説明する。第6の電極パターンは、上述した第5の電極パターンの形態に近似している。相違点としては、表面側の励振電極18の寸法を、裏面側の励振電極24の寸法よりも小さくした点にある。このような構成とすることにより、振動部16の表裏面に配設される、表面励振電極18と励振電極24との間にズレが生じた場合であっても、励振に寄与することとなる振動部16の面積は同じとなる。よって、量産される水晶振動片10の発振特性の差異を小さくすることができる。   Next, the sixth electrode pattern will be described with reference to FIG. The sixth electrode pattern approximates the form of the fifth electrode pattern described above. The difference is that the size of the excitation electrode 18 on the front surface side is made smaller than the size of the excitation electrode 24 on the back surface side. By adopting such a configuration, even if a deviation occurs between the surface excitation electrode 18 and the excitation electrode 24 disposed on the front and back surfaces of the vibration part 16, it contributes to excitation. The area of the vibration part 16 is the same. Therefore, the difference in the oscillation characteristics of the mass-produced quartz crystal resonator element 10 can be reduced.

次に、第7の電極パターンについて、図8を参照して説明する。第7の電極パターンは、上述した第1の電極パターンに近似している。相違点としては、肉厚部14に配設する接続電極22,28を、Z″軸に沿った方向に並べた点にある。このため、表面側の励振電極18と接続電極22、および引出し電極20は、Z″軸に沿って直線上に配設されている。一方、裏面側の励振電極24、引出し電極26の構成は、第1の電極パターンと同じであり、水晶素板12の側面を介して表面側へ引き回された後の構成を異ならせている。すなわち、裏面側の励振電極24と電気的に接続される接続電極28が、表面側の接続電極22、引出し電極20、励振電極18の延長線上に位置するように配置され、表面側へ引き回された引出し電極26がこれに接続されている。ここで、Z″軸の方向は、Y′軸を基点として+X軸を−Z′軸方向へ回転させる回転角を正の回転角として、X軸をY´軸回りに+60°回転させた方向と同じとなる場合に特に有利な効果を奏することとなる。X軸をY′軸回りに+60°回転させた方向(Z′軸をY′軸回りに−30°回転させた方向)は、水晶の振動特性が外力による応力の影響を最も受けにくい方向、すなわち応力感度が最も鈍い方向なのである。このため、この方向に沿って接続電極22,28を配設することにより、支持部を伝って水晶素板12に負荷される応力の影響を抑制することができる。   Next, the seventh electrode pattern will be described with reference to FIG. The seventh electrode pattern approximates the first electrode pattern described above. The difference is that the connection electrodes 22 and 28 disposed in the thick portion 14 are arranged in the direction along the Z ″ axis. For this reason, the excitation electrode 18 and the connection electrode 22 on the surface side, and the lead The electrode 20 is arranged on a straight line along the Z ″ axis. On the other hand, the configuration of the excitation electrode 24 and the extraction electrode 26 on the back surface side is the same as that of the first electrode pattern, and the configuration after being routed to the front surface side through the side surface of the quartz base plate 12 is different. . That is, the connection electrode 28 electrically connected to the excitation electrode 24 on the back surface side is disposed so as to be located on the extension line of the connection electrode 22, the extraction electrode 20, and the excitation electrode 18 on the front surface side, and is routed to the front surface side. The drawn electrode 26 is connected to this. Here, the direction of the Z ″ axis is a direction obtained by rotating the X axis around the Y ′ axis by + 60 ° with the rotation angle that rotates the + X axis in the −Z ′ axis direction as the positive rotation angle with the Y ′ axis as a base point. The direction in which the X axis is rotated + 60 ° around the Y ′ axis (the direction in which the Z ′ axis is rotated −30 ° around the Y ′ axis) is This is because the vibration characteristics of quartz are the least susceptible to the influence of stress due to external forces, that is, the direction in which the stress sensitivity is the slowest, so that the connection electrodes 22 and 28 are disposed along this direction to travel through the support portion. Thus, the influence of the stress applied to the quartz base plate 12 can be suppressed.

次に、第8の電極パターンについて、図9を参照して説明する。第8の電極パターンは、上述した第7の電極パターンに近似している。相違点としては、裏面側に配設した電極パターンのうちの、引出し電極26を長辺方向中心線(不図示)を基準として線対称に配設した点にある。このようにして引出し電極26を配設することで、表面側へ引き回す際の断線の危険性を低減することができる。   Next, an eighth electrode pattern will be described with reference to FIG. The eighth electrode pattern approximates the seventh electrode pattern described above. The difference is that, among the electrode patterns arranged on the back surface side, the extraction electrodes 26 are arranged symmetrically with respect to a long side direction center line (not shown). By disposing the extraction electrode 26 in this way, it is possible to reduce the risk of disconnection when being routed to the surface side.

次に、第9の電極パターンについて、図10を参照して説明する。第9の電極パターンも、上述した第7の電極パターンに近似している。相違点としては、水晶素板12の表裏面における励振電極18,24の配設方向を逆転させた点(裏面側励振電極24をZ″軸に沿って配設、表面側励振電極18をこれに交差するように配設)。および裏面側引出し電極26の引き回しを葛篭折状とした点にある。引出し電極26の引き回しを図10のような形態とすることで、表裏面におけるパターンの重なり部分が増える事が無い。   Next, a ninth electrode pattern will be described with reference to FIG. The ninth electrode pattern is also similar to the seventh electrode pattern described above. The difference is that the arrangement direction of the excitation electrodes 18 and 24 on the front and back surfaces of the quartz base plate 12 is reversed (the back-side excitation electrode 24 is arranged along the Z ″ axis, and the front-side excitation electrode 18 is 10) and the back-side extraction electrode 26 are arranged in a distorted manner, and the patterning of the extraction electrode 26 in the form shown in FIG. The part does not increase.

次に、第10の電極パターンについて、図11を参照して説明する。第10の電極パターンは、上述した第3から第5の電極パターンと、第7の電極パターンとを組み合わせたような形態である。具体的には、振動部16の表裏に配設する励振電極18,24の形状、配設位置を一致させ、接続電極22,28の配設位置をZ″軸に平行な直線上としているのである。そして、励振電極18,24の近傍に位置する引出し電極20,26の線幅を細くすることで、振動部16の表裏における励振電極18,24のズレにより生ずる容量変化を小さくするようにしている。引出し電極20,26に関するその他の構成については、上述した第7の電極パターンと同様である。   Next, a tenth electrode pattern will be described with reference to FIG. The tenth electrode pattern is a combination of the above-described third to fifth electrode patterns and the seventh electrode pattern. Specifically, the shapes and positions of the excitation electrodes 18 and 24 disposed on the front and back of the vibration part 16 are made to coincide with each other, and the positions where the connection electrodes 22 and 28 are disposed are on a straight line parallel to the Z ″ axis. Then, by reducing the line width of the extraction electrodes 20 and 26 located in the vicinity of the excitation electrodes 18 and 24, the capacitance change caused by the displacement of the excitation electrodes 18 and 24 on the front and back of the vibration part 16 is reduced. Other configurations relating to the extraction electrodes 20 and 26 are the same as those of the seventh electrode pattern described above.

次に、第11の電極パターンについて、図12を参照して説明する。第11の電極パターンは、上述した第10の電極パターンに、第9の電極パターンの引出し電極20,26を採用した形態である。   Next, the eleventh electrode pattern will be described with reference to FIG. The eleventh electrode pattern is a form in which the extraction electrodes 20 and 26 of the ninth electrode pattern are adopted for the tenth electrode pattern described above.

次に、第12の電極パターンについて、図13を参照して説明する。第12の電極パターンは、上述した第11の電極パターンに近似している。相違点としては、振動部16の表裏に配設する引出し電極20,26を表裏対象、すなわち上述した第5、第6の電極パターンに近似させた点にある。   Next, a twelfth electrode pattern will be described with reference to FIG. The twelfth electrode pattern approximates the eleventh electrode pattern described above. The difference is that the extraction electrodes 20 and 26 arranged on the front and back sides of the vibrating portion 16 are approximated to the front and back objects, that is, the fifth and sixth electrode patterns described above.

次に、第13の電極パターンについて、図14を参照して説明する。第13の電極パターンは、上述した第10の電極パターンに、第6の電極パターンの励振電極18,24を採用した形態である。   Next, a thirteenth electrode pattern will be described with reference to FIG. The thirteenth electrode pattern is a form in which the excitation electrodes 18 and 24 of the sixth electrode pattern are adopted in the tenth electrode pattern described above.

なお、上記電極パターンの説明では、いずれも図面において、励振電極は矩形状であるように示したが、例えば第3から第6、第10から第13の電極パターンなどは、円形や楕円、他の多角形等、矩形以外の形状であっても良い。また、上記電極パターンの説明図では、いずれも+Z″軸側に設けられた肉厚部14に、2つの接続電極22,28を配設するように示した。しかしながら、接続電極22,28の配設については、図15に示すように、Z″軸に沿って形成された肉厚部14(±X′軸側縁辺)にZ″軸に沿った方向で配設するようにしても良い。   In the above description of the electrode pattern, the excitation electrode is shown as having a rectangular shape in the drawings. For example, the third to sixth and tenth to thirteenth electrode patterns are circular, elliptical, and the like. It may be a shape other than a rectangle, such as a polygon. In the explanatory diagrams of the electrode patterns, the two connection electrodes 22 and 28 are disposed on the thick portion 14 provided on the + Z ″ axis side. As for the arrangement, as shown in FIG. 15, it may be arranged in the direction along the Z ″ axis on the thick portion 14 (± X ′ axis side edge) formed along the Z ″ axis. .

次に、上記のような構成の水晶振動片の製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。
まず、図16を参照して、水晶振動片の製造方法に係る第1の実施形態について説明する。本発明では、水晶振動片10はウエハ30から、バッチ処理により製造される。まず、ウエハ30の表面に対してマスク32を形成する。マスク32はレジスト等により構成すれば良く、本実施形態の場合、肉厚となる部分、すなわち振動部形成領域(肉薄部形成領域)34と、当該振動部形成領域34の−Z″軸側端部である肉厚部非形成領域の外周部を含む貫通溝形成領域38といった、個片形成領域36の外周部分以外の箇所を保護するマスク32を形成する。なお、本実施形態に係る水晶振動片の製造方法では、ウエハ30の状態で電極パターンの形成までを行うため、水晶振動片10をウエハ30に接続しておくための折り取り部40も、保護部分としてマスク32を形成する(図16(A)参照)。なお、エッチングの方法自体は特に限定するものではない。例えば、ウエハ30の表面を枠で囲い、当該枠内にエッチング液を流し込んで行うようにしても良いし、ウエハ30の裏面および側面をレジスト等により覆った場合には、エッチング液に浸漬しても良い。
Next, a manufacturing method of the quartz crystal resonator element having the above configuration will be described in detail with reference to the drawings.
First, a first embodiment according to a method for manufacturing a quartz crystal resonator element will be described with reference to FIG. In the present invention, the quartz crystal vibrating piece 10 is manufactured from the wafer 30 by batch processing. First, a mask 32 is formed on the surface of the wafer 30. The mask 32 may be made of a resist or the like. In the case of the present embodiment, a thickened portion, that is, a vibrating portion forming region (thin portion forming region) 34 and an end of the vibrating portion forming region 34 on the −Z ″ axis side. A mask 32 that protects a portion other than the outer peripheral portion of the piece forming region 36, such as the through groove forming region 38 including the outer peripheral portion of the thick portion non-forming region, which is a portion, is formed. In the piece manufacturing method, since the electrode pattern is formed in the state of the wafer 30, the breaker 40 for connecting the crystal vibrating piece 10 to the wafer 30 also forms the mask 32 as a protection portion (see FIG. Note that the etching method itself is not particularly limited, for example, the surface of the wafer 30 may be surrounded by a frame, and the etching solution may be poured into the frame. If the back and side of the wafer 30 covered by the resist or the like may be immersed in an etching solution.

次に、マスク形成部分以外、すなわち振動部形成領域34と貫通溝形成領域38をウエットエッチングし、ウエハ30の表面に複数の凹陥部を形成する(第1のエッチング)。ここで、本実施形態における第1のエッチングは、+Y′軸側主面から施すようにする(図16(B)参照)。このような条件でエッチングされた水晶素板12を構成する個片形成領域36の断面は、結晶構造の異方性により、図17のような形状となる。なお、図17において、図17(A)は個片形成領域の平面図、図17(B)は同図(A)におけるA−A断面、図17(C)は同図(A)におけるB−B断面を示す図である。図17(B)と図17(A)とを比較すると読み取れるように、本実施形態の製造方法では、−Z″軸側に現れる残渣(斜め部分)42が、肉厚部14の先端部よりも−Z″軸側(先端側)に位置することとなる。   Next, the portions other than the mask forming portion, that is, the vibration portion forming region 34 and the through groove forming region 38 are wet-etched to form a plurality of recessed portions on the surface of the wafer 30 (first etching). Here, the first etching in this embodiment is performed from the + Y′-axis side main surface (see FIG. 16B). The cross section of the piece forming region 36 constituting the quartz base plate 12 etched under such conditions has a shape as shown in FIG. 17 due to the anisotropy of the crystal structure. In FIG. 17, FIG. 17A is a plan view of an individual piece formation region, FIG. 17B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 17A, and FIG. 17C is B in FIG. It is a figure which shows -B cross section. As can be seen by comparing FIG. 17B and FIG. 17A, in the manufacturing method of this embodiment, the residue (oblique portion) 42 that appears on the −Z ″ axis side is from the tip of the thick portion 14. Is also located on the −Z ″ axis side (tip side).

次に、一旦マスクを剥離し、ウエハの裏面側にマスク44を形成する。マスクは、肉厚部形成領域の外周部と前記肉厚部非形成領域の外周部を合わせた貫通溝形成領域38のみを開口部とするものであれば良い。新たなマスク44(32)を形成したウエハ30をエッチングし、貫通溝38aを形成する(第2のエッチング)。ウエットエッチングにより貫通溝38aを形成した際の断面は、図18のような形状となる。なお、図18において、図18(A)は個片形成領域36の平面図、図18(B)は同図(A)におけるA−A断面、図18(C)は同図(A)におけるB−B断面を示す図である。図18(B)からも読み取れるように、貫通溝38aの形成工程に係るエッチングを裏面側から実施することにより、肉厚部14側端部(+Z″軸側端部)の張出しを抑えることができる。また、貫通溝38aの形成時にエッチング液が振動部16の表面へ流れ込み、エッチングを進行させる虞があるため、表面側にもマスク32を形成しておくことが望ましい(図16(C)参照)。   Next, the mask is once peeled off, and a mask 44 is formed on the back side of the wafer. The mask only needs to have only the through-groove formation region 38 that is a combination of the outer periphery of the thick portion formation region and the outer periphery of the thick portion non-formation region. The wafer 30 on which the new mask 44 (32) is formed is etched to form the through groove 38a (second etching). The cross section when the through groove 38a is formed by wet etching has a shape as shown in FIG. 18A is a plan view of the piece forming region 36, FIG. 18B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 18A, and FIG. 18C is in FIG. It is a figure which shows a BB cross section. As can also be seen from FIG. 18B, by performing the etching related to the formation process of the through groove 38a from the back surface side, the overhang of the thick portion 14 side end portion (+ Z ″ axis side end portion) can be suppressed. In addition, it is desirable to form a mask 32 on the surface side because the etchant may flow into the surface of the vibrating portion 16 when the through groove 38a is formed and the etching may proceed (FIG. 16C). reference).

上記のようにして水晶素板12の外形形状を形成した後、電極パターンの形成を行う。電極パターンの形成は、既存の方法、例えばマスク冶具を用いた蒸着や、蒸着やスパッタにより金属膜を形成した後にフォトリソによりマスク形成を行い、不要部分のエッチングを行う方法等によれば良い。なお、裏面側に配設された引出し電極26(図1等参照)と、表面側に配設された引出し電極26又は接続電極28(図1等参照)との接続は、貫通溝38aを形成した水晶素板12の側面を介して成される。   After forming the external shape of the quartz base plate 12 as described above, an electrode pattern is formed. The electrode pattern may be formed by an existing method, for example, vapor deposition using a mask jig, or a method of forming a metal film by vapor deposition or sputtering and then forming a mask by photolithography and etching unnecessary portions. The through electrode 38 (see FIG. 1 and the like) disposed on the back surface and the lead electrode 26 or the connection electrode 28 (see FIG. 1 and the like) disposed on the front surface form a through groove 38a. It is formed via the side surface of the quartz base plate 12.

電極パターンの形成を終えたウエハ30から、水晶振動片10を個片化することで、水晶振動片10が完成する。個片化は、折り取り部40から水晶振動片10を折り取る事で成される(図16(D)参照)。   The crystal vibrating piece 10 is completed by separating the crystal vibrating piece 10 from the wafer 30 on which the electrode pattern has been formed. The singulation is performed by folding the crystal vibrating piece 10 from the folding portion 40 (see FIG. 16D).

次に、水晶振動片の製造方法に係る第2の実施形態について図19を参照して説明する。本実施形態と、上述した第1の実施形態に係る水晶振動片の製造方法との相違点は、第1のエッチングによりエッチングする範囲と、第2のエッチングによりエッチングする範囲を変更した点にある。   Next, a second embodiment relating to a method for manufacturing a quartz crystal resonator element will be described with reference to FIG. The difference between this embodiment and the method for manufacturing the quartz crystal resonator element according to the first embodiment described above is that the range etched by the first etching and the range etched by the second etching are changed. .

具体的には、第1のエッチングを行う際には、振動部16を構成する領域(肉薄部形成領域)とエッチング残渣42を考慮した−Z″軸側領域(肉厚部非形成領域の外周部)とを合わせた領域(第1エッチング領域35と称す)以外を覆うマスク32を形成し、振動部16を構成する肉薄部を形成する。なお、第1のエッチングは表面側のみから行う(図19(A)、(B)参照)。   Specifically, when performing the first etching, a region (thinned portion forming region) constituting the vibrating portion 16 and an etching residue 42 are taken into consideration on the −Z ″ axis side region (outer periphery of the thick portion non-formed region). Part) is formed to form a thin part constituting the vibrating part 16. The first etching is performed only from the surface side (see FIG. (See FIGS. 19A and 19B).

次に、一旦マスク32を剥離し、第2のエッチング工程に入る。第2のエッチング工程では、肉厚部形成領域の外周部と前記肉厚部非形成領域の外周部を合わせた貫通溝形成領域以外の領域、すなわち水晶素板12を構成する個片形成領域36、および折り取り部40を被覆するマスク32を形成する。また、第2の実施形態では、ウエハ30の表裏面双方にマスク32,44(図21参照)を形成する。なお、裏面側に形成するマスク44も、表面側に形成するマスク32と同様、貫通溝形成領域以外の領域を被覆するように形成する。   Next, the mask 32 is once peeled off and a second etching process is started. In the second etching step, a region other than the through groove forming region, that is, the outer peripheral portion of the thick portion forming region and the outer peripheral portion of the thick portion non-forming region, that is, the individual piece forming region 36 constituting the crystal base plate 12. , And a mask 32 that covers the break-off portion 40 is formed. In the second embodiment, masks 32 and 44 (see FIG. 21) are formed on both the front and back surfaces of the wafer 30. The mask 44 formed on the back surface side is also formed so as to cover the region other than the through-groove forming region, like the mask 32 formed on the front surface side.

上記のようにしてマスク32,44を形成したウエハ30を表裏面双方からウエットエッチングする。貫通溝38aを形成するためのエッチングをウエハ30の表裏面から同時に行うようにすることで、水晶素板12の端部形状が綺麗に仕上がることとなる(図19(C)参照)。   The wafer 30 on which the masks 32 and 44 are formed as described above is wet-etched from both the front and back surfaces. By performing etching for forming the through-grooves 38a simultaneously from the front and back surfaces of the wafer 30, the end shape of the crystal base plate 12 is finished finely (see FIG. 19C).

上記のようにして水晶素板12の外形形状を形成したウエハ30に対し、電極パターンの形成を行う。電極パターンを形成したウエハ30から、水晶振動片10を個片化し、水晶振動片10が完成する。   An electrode pattern is formed on the wafer 30 on which the outer shape of the quartz base plate 12 is formed as described above. The crystal vibrating piece 10 is separated from the wafer 30 on which the electrode pattern is formed, and the crystal vibrating piece 10 is completed.

上記のような構成の水晶振動片10であれば、面内回転角の調整により、ウエットエッチングによる残渣42が大きく現れる箇所を−Z″軸側のみに調整することができる。そして、ウエットエッチングによる残渣42が現れる量の多い−Z″軸側の肉厚部をエッチングすることで、水晶素板12に形成される振動部16の割合を増やすことができる。また、振動部16の割合を増やすことができることにより、水晶振動片10の寸法に対して大きな寸法の励振電極18,24を形成することができる。これにより、エネルギー閉じ込め効果が生じ、温度特性を示すグラフにディップが生ずる事を防ぐことができる。   In the case of the quartz crystal resonator element 10 configured as described above, by adjusting the in-plane rotation angle, the portion where the residue 42 due to wet etching appears largely can be adjusted only to the −Z ″ axis side. By etching the thick portion on the −Z ″ axis side in which the residue 42 appears in a large amount, the proportion of the vibrating portion 16 formed on the quartz base plate 12 can be increased. In addition, since the proportion of the vibrating portion 16 can be increased, the excitation electrodes 18 and 24 having a size larger than the size of the crystal vibrating piece 10 can be formed. As a result, an energy confinement effect is generated, and it is possible to prevent a dip from occurring in the graph showing the temperature characteristics.

なお、肉薄の振動部16を形成するためのウエットエッチングを施す主面が逆転した場合(−Y′軸側となった場合)、上記Z″軸における±、およびX′軸における±は逆転することとなる。   When the main surface subjected to wet etching for forming the thin vibrating portion 16 is reversed (when it is on the −Y ′ axis side), ± on the Z ″ axis and ± on the X ′ axis are reversed. It will be.

次に、図22を参照して、上記実施形態に係る水晶振動片の応用形態について説明する。本応用形態に係る水晶振動片10は、そのほとんどの構成を上述した第1の実施形態に係る水晶振動片10と同様としている。相違点は、肉薄の振動部16を−Z″軸側以外の縁辺に沿って略U字状に囲う肉厚部14の形態にある。   Next, with reference to FIG. 22, an application form of the quartz crystal resonator element according to the above embodiment will be described. The quartz crystal resonator element 10 according to this application mode has the same configuration as that of the quartz crystal oscillator piece 10 according to the first embodiment described above. The difference is in the form of a thick portion 14 that surrounds the thin vibrating portion 16 in a substantially U shape along the edge other than the −Z ″ axis side.

第1の実施形態では自由端側(−Z″軸先端部)まであった肉厚部14を、本応用形態では振動部16の途中までとし、肉厚部14の先端側(−Z″軸側)に、振動部16と一体に形成される肉薄部を設けている。
水晶振動片10の機械的強度に余裕がある場合、このような構成の水晶振動片10であっても、本実施形態の一部とみなすことができる。
In the first embodiment, the thick portion 14 that is up to the free end side (−Z ″ axis tip portion) is extended to the middle of the vibration portion 16 in the present embodiment, and the tip side of the thick portion 14 (−Z ″ axis). A thin portion formed integrally with the vibrating portion 16.
When the mechanical strength of the crystal vibrating piece 10 has a margin, even the crystal vibrating piece 10 having such a configuration can be regarded as a part of the present embodiment.

次に、図23を参照して、本発明の製造方法により製造される水晶振動片に係る第2の実施形態について説明する。本実施形態に係る水晶振動片は、肉薄部の形成面を+Y′軸側、面内回転角(Y′軸を基点としたZ″軸の回転角)ψを0°≧ψ≧−35°とした場合に特に有効である。なお、本実施形態に係る水晶振動片の構成自体は、第1の実施形態に係る水晶振動片と近似している。このため、その機能を同一とする箇所には、図面にaを足した符号を付してその詳細な説明は省略することとする。   Next, with reference to FIG. 23, a second embodiment relating to a quartz crystal vibrating piece manufactured by the manufacturing method of the present invention will be described. In the quartz crystal resonator element according to this embodiment, the surface where the thin portion is formed is on the + Y′-axis side, and the in-plane rotation angle (Z′-axis rotation angle with respect to the Y′-axis) ψ is 0 ° ≧ ψ ≧ −35 °. It should be noted that the configuration itself of the quartz crystal resonator element according to this embodiment is similar to that of the quartz crystal resonator element according to the first embodiment. In the drawings, a reference numeral added with “a” is attached to the drawings, and detailed description thereof is omitted.

上述したように、ATカット水晶素板は、面内回転角を変化させることにより、肉薄の振動部と肉厚部との間に生ずる段差部に現れる残渣に違いが生ずる。上記範囲の回転角度だと、残渣は振動部の+X′軸側と−Z″軸側に現れる割合が多い。このため、本実施形態に係る水晶振動片10aでは、+X′軸側と−Z″軸側に位置する縁辺を構成する肉厚部(従来の形態に係る水晶振動片であれば肉厚部であった部分)をエッチング範囲とし、振動部16aを構成する肉薄部の占有範囲割合を広げたのである。   As described above, in the AT-cut quartz base plate, a difference appears in the residue appearing at the step portion generated between the thin vibrating portion and the thick portion by changing the in-plane rotation angle. When the rotation angle is in the above range, the residue is likely to appear on the + X′-axis side and the −Z ″ -axis side of the vibration part. For this reason, in the crystal vibrating piece 10a according to this embodiment, the + X′-axis side and the −Z′-side. “The thick portion constituting the edge located on the axial side (the portion that was the thick portion in the case of the quartz crystal resonator piece according to the conventional form) is the etching range, and the occupation range ratio of the thin portion constituting the vibrating portion 16a It has expanded.

次に、本実施形態に係る水晶振動片の電極パターンの構成について説明する。まず、第1の電極パターンについて説明する。第1の電極パターンは、振動部16aの表面側に配設する励振電極18aをZ″軸に沿って配設し、裏面側に配設する励振電極24aをこれに交差するように配設する形態とした。接続電極22a,28aは、+Z″軸側端部に配設し、引出し電極20a,26aにより励振電極18a,24aと接続電極22a,28aとを接続した。表面側に配設された励振電極18aに接続された引出し電極20aは、Z″軸に沿って肉厚部14aまで引き回され、段差部を跨いだ状態で+X′軸側縁辺まで引き回される。このような構成により、段差部を跨ぐ電極膜の幅が増す事となり、段差部での断線が生じにくくなる。+X′軸側縁辺まで引き回された引出し電極20aは、当該縁辺に沿って接続電極22aまで引き回される。   Next, the configuration of the electrode pattern of the crystal resonator element according to this embodiment will be described. First, the first electrode pattern will be described. In the first electrode pattern, the excitation electrode 18a disposed on the front surface side of the vibrating portion 16a is disposed along the Z ″ axis, and the excitation electrode 24a disposed on the back surface side is disposed so as to intersect with this. The connection electrodes 22a and 28a are disposed at the + Z ″ axis side end, and the excitation electrodes 18a and 24a are connected to the connection electrodes 22a and 28a by the extraction electrodes 20a and 26a. The extraction electrode 20a connected to the excitation electrode 18a disposed on the surface side is routed to the thick portion 14a along the Z ″ axis, and is routed to the + X′-axis side edge across the stepped portion. With such a configuration, the width of the electrode film straddling the stepped portion is increased, and disconnection at the stepped portion is less likely to occur, and the extraction electrode 20a routed to the + X′-axis side edge extends along the edge. Is routed to the connection electrode 22a.

一方、裏面側に配設された励振電極24aに接続された引出し電極26aは、−X′軸側縁辺まで引き回された後、当該縁辺に沿って接続電極28aの裏面側まで引き回される。接続電極28aの裏面側まで引き回された引出し電極26aは、水晶素板12aの側面を介して表面側に設けられた接続電極28aへと引き回される。   On the other hand, the extraction electrode 26a connected to the excitation electrode 24a disposed on the back surface side is routed to the −X′-axis side edge, and is then routed to the back surface side of the connection electrode 28a along the edge. . The extraction electrode 26a drawn to the back surface side of the connection electrode 28a is drawn to the connection electrode 28a provided on the front surface side through the side surface of the crystal base plate 12a.

次に、図24を参照して、第2の電極パターンについて説明する。第2の電極パターンは、上述した第1の電極パターンに対し、水晶素板12aの表裏面における電極パターンの配設の構造を逆転させた形態である。したがって、表面側に配設される引出し電極20aは、−X′軸側に位置する段差部を跨いで肉厚部14と肉薄の振動部16aとの間を引き回されることとなる。   Next, the second electrode pattern will be described with reference to FIG. The second electrode pattern is a form in which the arrangement of the electrode patterns on the front and back surfaces of the quartz base plate 12a is reversed with respect to the first electrode pattern described above. Therefore, the extraction electrode 20a disposed on the surface side is drawn between the thick portion 14 and the thin vibration portion 16a across the step portion located on the −X ′ axis side.

上記構成の水晶振動片10aの製造方法については、上述した第1の実施形態に係る水晶振動片10の製造方法と、そのほとんどが同様なため、上記説明を援用することとする。なお、相違点としては、+X′軸側に生ずる残渣を考慮して、当該方向に位置する肉厚部もウエットエッチングにより除去する点を挙げることができる。   About the manufacturing method of the crystal vibrating piece 10a of the said structure, since the most is the same as the manufacturing method of the crystal vibrating piece 10 which concerns on 1st Embodiment mentioned above, suppose that the said description is used. As a difference, a thick portion located in the direction can be removed by wet etching in consideration of a residue generated on the + X′-axis side.

このような構成の水晶振動片10aは、第1の実施形態に係る水晶振動片に比べ、面内回転角ψが0°に近づくほど、振動部の占有率確保に有利な構成となる。また、ウエットエッチングのみでバッチ処理により外形形状を形成することが可能であるため、引用文献1に記載の水晶振動片に比べ、量産性が高く、端部に割れや欠けが生じない。   The quartz crystal resonator element 10a having such a configuration is more advantageous for securing the occupation ratio of the vibrating portion as the in-plane rotation angle ψ approaches 0 ° compared to the quartz crystal resonator element according to the first embodiment. Further, since it is possible to form the outer shape by batch processing only by wet etching, the mass productivity is higher than that of the quartz crystal vibrating piece described in the cited document 1, and cracks and chips are not generated at the ends.

なお、このような構成の水晶振動片10aであっても、振動部16を形成するためのウエットエッチングを施す主面を逆転させた場合(−Y′軸側からウエットエッチングを行った場合)、上記Z″軸における±、およびX′軸における±が逆転することとなる。   Even in the case of the quartz crystal resonator element 10a having such a configuration, when the main surface to be wet-etched for forming the vibrating portion 16 is reversed (when wet etching is performed from the −Y′-axis side), The ± on the Z ″ axis and the ± on the X ′ axis are reversed.

次に、図25を参照して本実施形態の応用形態について説明する。本応用形態に係る水晶振動片10aは、そのほとんどの構成を上述した第2の実施形態に係る水晶振動片と同様としている。相違点は、肉薄の振動部16aをL字状に囲う肉厚部14aの形態にある。第2の実施形態では自由端側(−Z″軸先端部)まであった肉厚部を、本応用形態では振動部16aの途中までとし、肉厚部14aの先端側に、振動部16aと一体に形成される肉薄部を設けている。
水晶振動片10aの機械的強度に余裕がある場合、このような構成の水晶振動片であっても良く、本実施形態の一部とみなすことができる。
Next, an application form of the present embodiment will be described with reference to FIG. The quartz crystal resonator element 10a according to this application mode has almost the same configuration as that of the quartz crystal oscillator piece according to the second embodiment described above. The difference is in the form of a thick portion 14a that surrounds the thin vibrating portion 16a in an L shape. In the second embodiment, the thick portion that was up to the free end side (−Z ″ shaft tip) is halfway through the vibrating portion 16a in this application form, and the vibrating portion 16a and the thick portion 14a are connected to the tip of the thick portion 14a. The thin part formed integrally is provided.
When the mechanical strength of the crystal vibrating piece 10a has a margin, the crystal vibrating piece having such a configuration may be used and can be regarded as a part of the present embodiment.

次に、図26を参照して本発明の製造方法により製造される水晶振動片に係る第3の実施形態について説明する。本実施形態に係る水晶振動片は、肉薄部形成面を+Y′軸側、面内回転角(Y′軸を基点としたZ″軸の回転角)ψを−25°≧ψ≧−60°とした場合に特に有効である。なお、本実施形態に係る水晶振動片の構成自体は、上述した第1、第2の実施形態に係る水晶振動片と近似している。このため、その機能を同一とする箇所には、図面にbを足した符号を付してその詳細な説明は省略することとする。   Next, with reference to FIG. 26, a third embodiment relating to a quartz crystal vibrating piece manufactured by the manufacturing method of the present invention will be described. In the quartz crystal resonator element according to this embodiment, the thin portion forming surface is on the + Y′-axis side, and the in-plane rotation angle (Z′-axis rotation angle with respect to the Y′-axis) ψ is −25 ° ≧ ψ ≧ −60 °. It should be noted that the configuration itself of the quartz crystal resonator element according to the present embodiment is similar to the quartz crystal resonator element according to the first and second embodiments described above. The same reference numerals are added to the drawings, and the detailed description thereof is omitted.

上述したように、ATカット水晶素板は、面内回転角を変化させることにより、肉薄部と肉厚部との間に生ずる段差部に現れる残渣に違いが生ずる。上記範囲の回転角度だと、残渣は肉薄部の−X′軸側と−Z″軸側に現れる割合が多い。このため、本実施形態に係る水晶振動片10bでは、−X′軸側と−Z″軸側に位置する縁辺を構成する肉厚部(従来の形態に係る水晶振動片であれば肉厚部であった部分)をエッチング範囲とし、振動部16bを構成する肉薄部の占有範囲割合を広げたのである。   As described above, in the AT-cut quartz base plate, a difference occurs in the residue appearing at the step portion generated between the thin portion and the thick portion by changing the in-plane rotation angle. When the rotation angle is in the above range, the residue is likely to appear on the −X′-axis side and the −Z ″ -axis side of the thin portion. For this reason, in the crystal vibrating piece 10b according to the present embodiment, -The thick part constituting the edge located on the Z "axis side (the part that was a thick part in the case of the quartz crystal resonator element according to the conventional form) is the etching range, and the thin part constituting the vibration part 16b is occupied. The range ratio was expanded.

上記のような構成の本実施形態の水晶素板10bに配設される電極パターンの形態は、略第2の実施形態に係る水晶振動片10aの電極パターンの形態と同様である。相違点としては、L字型に設けられる肉厚部14の配置位置の違いに伴う違いである。具体的には、本実施形態に係る水晶振動片10bの電極パターンと、第2の実施形態に係る水晶振動片10aの電極パターンとでは、Z″軸と平行な中心線を基準として、線対称な配置形態となるのである。   The form of the electrode pattern disposed on the quartz base plate 10b of the present embodiment having the above-described configuration is substantially the same as the form of the electrode pattern of the crystal vibrating piece 10a according to the second embodiment. As a difference, there is a difference due to a difference in arrangement position of the thick portion 14 provided in the L-shape. Specifically, the electrode pattern of the crystal vibrating piece 10b according to the present embodiment and the electrode pattern of the crystal vibrating piece 10a according to the second embodiment are symmetrical with respect to a center line parallel to the Z ″ axis. This is a simple arrangement.

このような構成の水晶振動片10bも、その製造方法については上述した第1の実施形態に係る水晶振動片10の製造方法と、そのほとんどが同様なため、上記説明を援用することとする。なお、第1の実施形態に係る水晶振動片の製造方法との相違点としては、−X′軸側に生ずる残渣を考慮して、当該方向に位置する肉厚部もウエットエッチングにより除去する点を挙げることができる。   Since the crystal vibrating piece 10b having such a configuration is almost the same as the method for manufacturing the quartz crystal vibrating piece 10 according to the first embodiment described above, the above description is incorporated. The difference from the method for manufacturing the quartz crystal resonator element according to the first embodiment is that the thick portion located in the direction is also removed by wet etching in consideration of the residue generated on the −X ′ axis side. Can be mentioned.

このような構成の水晶振動片10bは、面内回転角ψが−30°に近づくほど、振動部16bの占有率確保に有利な構成となる。また、ウエットエッチングのみでバッチ処理により外形形状を形成することが可能であるため、引用文献1に記載の水晶振動片に比べ、量産性が高く、端部に割れや欠けが生じない。   The quartz crystal vibrating piece 10b having such a configuration is advantageous in securing the occupation ratio of the vibrating portion 16b as the in-plane rotation angle ψ approaches -30 °. Further, since it is possible to form the outer shape by batch processing only by wet etching, the mass productivity is higher than that of the quartz crystal vibrating piece described in the cited document 1, and cracks and chips are not generated at the ends.

なお、肉薄な振動部16bを形成するためのウエットエッチングを施す主面が逆転した場合(−Y′軸側となった場合)、上記Z″軸における±、およびX′軸における±は逆転することとなる。また当然に、図27のように、電極パターンの配設構造を逆転させた水晶振動片10bであっても、本実施形態に係る水晶振動片10bということができる。   When the main surface subjected to wet etching for forming the thin vibrating portion 16b is reversed (when it is on the −Y ′ axis side), ± on the Z ″ axis and ± on the X ′ axis are reversed. Naturally, as shown in Fig. 27, even the quartz crystal vibrating piece 10b having the electrode pattern arrangement structure reversed can be referred to as the quartz crystal vibrating piece 10b according to the present embodiment.

次に、図28を参照して本実施形態の応用形態について説明する。本応用形態に係る水晶振動片10bは、そのほとんどの構成を上述した第3の実施形態に係る水晶振動片と同様としている。相違点は、肉薄の振動部16bをL字状に囲う肉厚部14bの形態にある。第3の実施形態では自由端側(−Z″軸先端部)まであった肉厚部を、本応用形態では振動部16bの途中までとし、肉厚部14bの先端側に、振動部16bと一体に形成される肉薄部を設けている。
水晶振動片10bの機械的強度に余裕がある場合、このような構成の水晶振動片であっても良く、本実施形態の一部とみなすことができる。
Next, an application form of the present embodiment will be described with reference to FIG. The quartz crystal resonator element 10b according to this application mode has almost the same configuration as the crystal oscillator piece according to the third embodiment described above. The difference is in the form of a thick portion 14b that surrounds the thin vibrating portion 16b in an L shape. In the third embodiment, the thick portion that was up to the free end side (the −Z ″ axis tip) is halfway through the vibrating portion 16b in this application mode, and the vibrating portion 16b and the thick portion 14b are connected to the tip of the thick portion 14b. The thin part formed integrally is provided.
When the mechanical strength of the crystal vibrating piece 10b has a margin, the crystal vibrating piece having such a configuration may be used and can be regarded as a part of the present embodiment.

次に、図29を参照して本発明の製造方法により製造される水晶振動片に係る第4の実施形態について説明する。本実施形態に係る水晶振動片は、肉薄部形成面を+Y′軸側、面内回転角(Y′軸を基点としたZ″軸の回転角)ψを−120°≧ψ≧+60°とした場合に特に有効である。なお、本実施形態に係る水晶振動片の構成自体は、上述した第1〜第3の実施形態に係る水晶振動片と近似している。このため、その機能を同一とする箇所には、図面にcを足した符号を付してその詳細な説明は省略することとする。   Next, with reference to FIG. 29, a fourth embodiment relating to a quartz crystal vibrating piece manufactured by the manufacturing method of the present invention will be described. In the quartz crystal resonator element according to this embodiment, the thin portion forming surface is on the + Y′-axis side, and the in-plane rotation angle (Z′-axis rotation angle based on the Y′-axis) ψ is −120 ° ≧ ψ ≧ + 60 °. It should be noted that the configuration itself of the quartz crystal resonator element according to the present embodiment is similar to the quartz crystal resonator element according to the first to third embodiments described above. Parts that are the same are denoted by the reference numerals with c added to the drawings, and detailed description thereof is omitted.

第2、第3の実施形態でも述べたように、ATカット水晶板は、面内回転角を変化させることにより、肉薄部と肉厚部との間に生ずる段差部に現れる残渣に違いが生ずる。上記範囲の回転角度だと、残渣は肉薄部の±X′軸側と−Z″軸側にその量を増減しながら現れる。このため、本実施形態に係る水晶振動片10cでは、±X′軸側と−Z″軸側に位置する縁辺を構成する肉厚部(従来の形態に係る水晶振動片であれば肉厚部であった部分)をエッチング範囲とし、振動部16cを構成する肉薄部の占有範囲割合を広げたのである。   As described in the second and third embodiments, the AT-cut quartz plate has a difference in the residue appearing at the step portion formed between the thin portion and the thick portion by changing the in-plane rotation angle. . When the rotation angle is within the above range, the residue appears on the ± X ′ axis side and the −Z ″ axis side of the thin portion while increasing or decreasing the amount. For this reason, in the quartz crystal vibrating piece 10 c according to this embodiment, ± X ′ The thick part constituting the edge located on the axis side and the −Z ″ axis side (the part that was the thick part in the case of the quartz crystal resonator element according to the conventional form) is the etching range, and the thin part constituting the vibration part 16c. The ratio of the occupation range was expanded.

このような構成の水晶振動片10cでは、肉厚部14cは支持部となる+Z″軸側縁辺のみとなり、枠部となる肉厚部のほとんどは排除されることとなる。このため、同一寸法の従来の逆メサ型水晶振動片に比べ、水晶素板12c全体の寸法に占める振動部16cの割合が格段に大きくなる。   In the quartz crystal resonator element 10c having such a configuration, the thick portion 14c is only the + Z ″ -axis side edge serving as the support portion, and most of the thick portion serving as the frame portion is excluded. Compared with the conventional inverted mesa type quartz vibrating piece, the proportion of the vibrating portion 16c in the overall size of the quartz base plate 12c is remarkably increased.

上記のような構成の水晶素板12cに配設する電極パターンの形態は、上述した第1〜第3の実施形態に係る水晶振動片10〜10bに配設した電極パターンのそれぞれを採用することができる。よって詳細な説明は省略することとする。   Each of the electrode patterns disposed on the quartz crystal vibrating pieces 10 to 10b according to the first to third embodiments described above is employed as the form of the electrode pattern disposed on the quartz base plate 12c having the above-described configuration. Can do. Therefore, detailed description will be omitted.

このような構成の水晶振動片10cは、広い範囲で残渣による振動部16cの縮小を防ぐことができ、支持部の強度を確保した状態で振動部16cの占有率を向上させることができる。   The quartz crystal resonator element 10c having such a configuration can prevent the vibration part 16c from being reduced due to residue in a wide range, and can improve the occupation ratio of the vibration part 16c while securing the strength of the support part.

次に、図30を参照して本実施形態の応用形態について説明する。本応用形態に係る水晶振動片10cは、そのほとんどの構成を上述した第4の実施形態に係る水晶振動片と同様としている。相違点は、肉薄の振動部一端にI字状に形成されていた肉厚部の形態にある。第4の実施形態では固定端側(+Z″軸基端部)のみに設けられていた肉厚部を、本応用形態では振動部16cの途中まで延設し、肉厚部14cをコ字状としたのである。   Next, an application form of the present embodiment will be described with reference to FIG. The quartz crystal resonator element 10c according to this application mode has the same configuration as that of the quartz crystal oscillator piece according to the fourth embodiment described above. The difference is in the form of a thick portion formed in an I shape at one end of the thin vibrating portion. In the fourth embodiment, the thick portion provided only on the fixed end side (+ Z ″ shaft base end portion) is extended to the middle of the vibrating portion 16c in this application mode, and the thick portion 14c is formed in a U shape. It was.

このような構成は、振動部16cが比較的大きい場合、あるいは振動部16cの厚みが極めて薄い場合等に特に有効であり、振動部16cの機械的強度を補助することとなる。このような構成の水晶振動片10cであっても、本実施形態の一部とみなすことができる。   Such a configuration is particularly effective when the vibration part 16c is relatively large, or when the thickness of the vibration part 16c is extremely thin, and assists the mechanical strength of the vibration part 16c. Even the crystal vibrating piece 10c having such a configuration can be regarded as a part of the present embodiment.

次に、本発明の水晶デバイスに係る実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。まず、図31を参照して、水晶デバイスである水晶振動子に係る実施形態について説明する。なお、図31において、図31(A)は水晶振動子の平面図(リッドを除く)であり、図31(B)は同図(A)におけるA−A断面を示す図である。   Next, an embodiment according to the crystal device of the present invention will be described with reference to the drawings. First, with reference to FIG. 31, an embodiment according to a crystal resonator which is a crystal device will be described. In FIG. 31, FIG. 31A is a plan view of the crystal resonator (excluding the lid), and FIG. 31B is a diagram showing a cross section taken along the line AA in FIG.

本実施形態に係る水晶振動子50は、パッケージ52と、当該パッケージ52に収容する水晶振動片とを基本として構成される。
パッケージ52は、本実施形態の場合、ベース(底板)となる基板56と、当該基板56の上面に接合されて側壁を構成するシールリング55、および上部開口部を封止するリッド54とより成るものを採用する。
The crystal resonator 50 according to the present embodiment is configured based on a package 52 and a crystal resonator element housed in the package 52.
In the case of this embodiment, the package 52 includes a substrate 56 serving as a base (bottom plate), a seal ring 55 that is bonded to the upper surface of the substrate 56 to form a side wall, and a lid 54 that seals the upper opening. Adopt things.

パッケージ52の底板を構成する基板56の一方の主面には、水晶振動片10を実装するための内部実装端子58,60、およびその他の配線パターンが配設されており、基板56の他方の主面には、水晶振動子50自体を他の基板等に実装するための、外部実装端子62,64が配設されている。なお、内部実装端子58,60と、外部実装端子62,64とは、電気的に接続されている。   On one main surface of the substrate 56 constituting the bottom plate of the package 52, internal mounting terminals 58 and 60 for mounting the crystal vibrating piece 10 and other wiring patterns are disposed. On the main surface, external mounting terminals 62 and 64 for mounting the crystal unit 50 itself on another substrate or the like are disposed. The internal mounting terminals 58 and 60 and the external mounting terminals 62 and 64 are electrically connected.

シールリング55は、線膨張率が基板56と近似しており、融点の低い金属や合金であることが望ましい。例えば基板56の構成部材をセラミックスとした場合、シールリング55を構成する部材はコバールとすることができる。また、リッド54は、蓋体の役割を担う平板であれば良く、透光性を有するガラスリッド、や導電性を有する金属リッド等、その用途に応じて種々選択することができる。なおリッド54を構成する際には、接合部材の線膨張率に近似した線膨張率を有する部材により構成することが望ましい。   The seal ring 55 is preferably a metal or alloy having a linear expansion coefficient close to that of the substrate 56 and having a low melting point. For example, when the constituent member of the substrate 56 is ceramic, the member constituting the seal ring 55 can be Kovar. The lid 54 may be a flat plate that plays the role of a lid, and can be variously selected depending on the application, such as a light-transmitting glass lid or a conductive metal lid. When the lid 54 is configured, it is desirable to configure the lid 54 with a member having a linear expansion coefficient approximate to the linear expansion coefficient of the joining member.

上記のような構成のパッケージ52に実装される水晶振動片は、上記第1から第4の実施形態に係る水晶振動片10〜10cのいずれかを採用すれば良い(図31では一例として水晶振動片10を採用)。なお、本実施形態では、水晶素板12の側面を介して引き出し電極26を引き回し、一方の主面(表面側)に2つの接続電極22,28を配設した水晶振動片10を実装している。   The crystal resonator element mounted on the package 52 having the above-described configuration may employ any of the crystal resonator elements 10 to 10c according to the first to fourth embodiments (in FIG. 31, as an example, the crystal oscillator Adopting piece 10). In the present embodiment, the extraction electrode 26 is routed through the side surface of the quartz base plate 12, and the crystal resonator element 10 in which the two connection electrodes 22 and 28 are disposed on one main surface (front side) is mounted. Yes.

上記のような構成の水晶振動片10は、導電性接着剤66、あるいはバンプ等の導電性接合部材を介して、基板56に配設された内部実装端子58,60に実装される。   The quartz crystal resonator element 10 having the above-described configuration is mounted on the internal mounting terminals 58 and 60 disposed on the substrate 56 via a conductive adhesive 66 or a conductive bonding member such as a bump.

このような構成の水晶振動子50の製造方法は、まず、パッケージ52を構成する基板56における内部実装端子58,60に対して、導電性接着剤66を塗布する。次に、接続電極22,28を、導電性接着剤66の上部に合わせるようにして、水晶振動片10を実装する。水晶振動片10の実装が終了した後、周波数調整等の諸工程を経て、上部開口部をリッド54により封止する。リッド54に金属リッドを採用した場合には、封止手段として、シーム溶接を採用することができる。   In the manufacturing method of the crystal unit 50 having such a configuration, first, the conductive adhesive 66 is applied to the internal mounting terminals 58 and 60 in the substrate 56 constituting the package 52. Next, the crystal vibrating piece 10 is mounted so that the connection electrodes 22 and 28 are aligned with the upper part of the conductive adhesive 66. After the mounting of the crystal vibrating piece 10 is completed, the upper opening is sealed with the lid 54 through various steps such as frequency adjustment. When a metal lid is employed for the lid 54, seam welding can be employed as the sealing means.

このような構成の水晶振動子50では、上記水晶振動片10に依存した効果の他、導電性接着剤66の上塗布を必要としないといった効果を奏する。このため、導電性の合金であるシールリング55によりキャビティの側壁を構成した場合であっても、水晶振動片10の搭載位置とシールリング55との距離を大きく取る必要性が無くなり、パッケージ52の小型化を実行することができる。また、実装に用いる導電性接合部材として、導電性接着剤66よりも断線の危険性が低いバンプを用いることもでき、実装形態の幅を広げるとともに振動特性の安定化を図ることもできる。   In the crystal resonator 50 having such a configuration, in addition to the effect depending on the crystal vibrating piece 10, there is an effect that it is not necessary to apply the conductive adhesive 66. For this reason, even when the side wall of the cavity is constituted by the seal ring 55 which is a conductive alloy, it is not necessary to increase the distance between the mounting position of the crystal vibrating piece 10 and the seal ring 55, and the package 52 Miniaturization can be performed. Further, as the conductive bonding member used for mounting, a bump having a lower risk of disconnection than the conductive adhesive 66 can be used, and the width of the mounting form can be widened and the vibration characteristics can be stabilized.

なお、水晶振動片10として、接続電極22,28を水晶素板12の表裏面それぞれに配設したものを採用しても良い。この場合、水晶振動片10の実装には、導電性接着剤66を用い、これを上塗布するようにし(図32参照)、水晶素板12における表裏面の導通を図るようにすると良い。このような形態であっても、本実施形態に係る水晶振動子の一部であるとみなすことができる。   In addition, as the crystal vibrating piece 10, one in which the connection electrodes 22 and 28 are disposed on the front and back surfaces of the crystal base plate 12 may be employed. In this case, for mounting the crystal vibrating piece 10, it is preferable to use the conductive adhesive 66 and apply it on the top (see FIG. 32) so as to achieve conduction between the front and back surfaces of the crystal base plate 12. Even such a form can be regarded as a part of the crystal resonator according to the present embodiment.

また、水晶振動片として、図8〜図14に示したような、接続電極22,28をZ″軸に沿って配置したものを採用する場合には、図33に示すようなパッケージを採用すれば良い。図33に示すパッケージ52aは、内部実装端子58,60をパッケージ52の長辺方向に沿って配設したこを特徴とする。内部実装端子58,60を図33のように配設することで、Z′軸をY′軸回りに−30°±5°回転させて得られるZ″軸に沿って接続電極22,28を配設した水晶振動片10を実装することができ、水晶に負荷される応力に対する感度が最も鈍くなる方向に存在する2点で、水晶振動片10を固定することが可能となる。よって、パッケージ等に負荷された応力が周波数特性に与える影響が少ない。   Further, in the case of adopting a crystal vibrating piece in which the connection electrodes 22 and 28 are arranged along the Z ″ axis as shown in FIGS. 8 to 14, a package as shown in FIG. 33 should be adopted. 33 is characterized in that the internal mounting terminals 58 and 60 are arranged along the long side direction of the package 52. The internal mounting terminals 58 and 60 are arranged as shown in FIG. By doing so, it is possible to mount the crystal vibrating piece 10 in which the connection electrodes 22 and 28 are arranged along the Z ″ axis obtained by rotating the Z ′ axis around −30 ° ± 5 ° around the Y ′ axis. The quartz crystal resonator element 10 can be fixed at two points that are present in the direction in which the sensitivity to the stress applied to the crystal becomes the most dull. Therefore, the influence of the stress applied to the package or the like on the frequency characteristics is small.

上記実施形態では、水晶デバイスの対象として水晶振動子を挙げ、水晶振動片もこれに適するものの例を挙げた。しかしながら、本発明に係る水晶デバイスには、水晶フィルタも含めることができる。例えば、水晶振動片として、図34に示すようなものを採用した場合には、水晶デバイスとして、二重モードフィルタを構成することができる。   In the above-described embodiment, a crystal resonator is used as the target of the crystal device, and an example of a crystal resonator element that is suitable for this is given. However, the crystal device according to the present invention can also include a crystal filter. For example, when a crystal vibrating piece as shown in FIG. 34 is employed, a double mode filter can be configured as a crystal device.

採用する水晶振動片10dは、水晶素板12dの形態について上述した第1〜第4の実施形態に係る水晶振動片10〜10cと同一のものを採用することができる(図34では一例として水晶振動片10と同一のものを採用)。また、水晶素板12dの表裏面に配設する電極パターンとしては、次のようなものであれば良い。すなわち、一方の主面(例えば振動部16dを形成するためにウエットエッチングを施した側の主面)には、全面に電極24dを形成する。そして、他方の主面(例えば平坦面となっている側の主面)には、2つの励振電極18d,19dと、2つの接続電極22d,23d、およびそれぞれの励振電極18d,19dと接続電極22d,23dとを電気的に接続する引出し電極20d,21dを配設する。   As the crystal vibrating piece 10d to be adopted, the same crystal vibrating pieces 10 to 10c according to the first to fourth embodiments described above regarding the form of the crystal base plate 12d can be adopted (in FIG. 34, as an example, a crystal Adopt the same as the vibrating piece 10). In addition, the electrode patterns provided on the front and back surfaces of the quartz base plate 12d may be as follows. That is, the electrode 24d is formed on the entire main surface (for example, the main surface on which wet etching is performed to form the vibrating portion 16d). The other main surface (for example, the main surface on the flat surface) has two excitation electrodes 18d and 19d, two connection electrodes 22d and 23d, and the respective excitation electrodes 18d and 19d and the connection electrodes. Lead electrodes 20d and 21d are provided to electrically connect 22d and 23d.

ここで、励振電極18d,19dは共に、肉薄に形成された振動部16dに配設される。2つの励振電極18d,19dはそれぞれ、零次対称振動モード(S0モード)と、零次反対称振動モード(A0モード)の振動を個別に励起するように設定される。それぞれの振動モードの共振周波数をfs、faとした場合、二重モードフィルタの通過帯域幅は、2つの共振周波数の差、すなわちfa−fsのほぼ2倍となる。なお、共振周波数fs、faは、振動部16の厚さ、励振電極18d,19dの周波数低下量、および2つの励振電極18d,19dの間の距離dに依存して変化する。このような構成の水晶デバイスであっても、本発明に係る水晶デバイスの1つとみなすことができる。   Here, the excitation electrodes 18d and 19d are both disposed in the vibrating portion 16d formed thin. The two excitation electrodes 18d and 19d are set to individually excite vibrations in the zero-order symmetric vibration mode (S0 mode) and the zero-order antisymmetric vibration mode (A0 mode). When the resonance frequencies of the respective vibration modes are fs and fa, the pass band width of the dual mode filter is almost twice the difference between the two resonance frequencies, that is, fa−fs. Note that the resonance frequencies fs and fa vary depending on the thickness of the vibrating portion 16, the frequency reduction amount of the excitation electrodes 18d and 19d, and the distance d between the two excitation electrodes 18d and 19d. Even a crystal device having such a configuration can be regarded as one of the crystal devices according to the present invention.

なお、図34では、1つの水晶素板12dに2つの励振電極18d,19dを有する2ポールMCF(Monolithic Crystal Filter)の例を示した。しかしながら、励振電極は2つに限らず、3つ以上であっても良い。例えば、図34にて一方の主面全面に形成した電極24dを2つに分割し、一方の電極24dに対向する2つの励振電極を設けることで2ポールMCFを構成し、他方の電極24dに対向する1つの励振電極により水晶振動子を構成するようにしても良い。また当然に、2ポールMCFを二段に備えた、4ポールのMCFとしても良いし、1つの2ポールMCFと2つの水晶振動子を構成しても良い。水晶素板における振動部の占有面積を増やすために振動部を大きくすることで、前述したように種々の利用可能性が生ずることとなる。   FIG. 34 shows an example of a 2-pole MCF (Monolithic Crystal Filter) having two excitation electrodes 18d and 19d on one crystal base plate 12d. However, the number of excitation electrodes is not limited to two, and may be three or more. For example, in FIG. 34, the electrode 24d formed on the entire surface of one of the main surfaces is divided into two, and two excitation electrodes opposed to the one electrode 24d are provided to constitute a two-pole MCF, and the other electrode 24d is provided with the other electrode 24d. You may make it comprise a crystal oscillator by the one excitation electrode which opposes. Naturally, a 4-pole MCF having two 2-pole MCFs may be used, or one 2-pole MCF and two crystal resonators may be configured. Increasing the size of the vibrating part in order to increase the area occupied by the vibrating part in the quartz base plate causes various possibilities of use as described above.

次に、本発明の製造方法により製造した水晶振動片を搭載した水晶デバイスに含むことができる水晶発振器に係る実施の形態について図面を参照して説明する。まず、図35を参照して、第1の実施形態に係る水晶発振器について説明する。   Next, an embodiment of a crystal oscillator that can be included in a crystal device on which a crystal resonator element manufactured by the manufacturing method of the present invention is mounted will be described with reference to the drawings. First, the crystal oscillator according to the first embodiment will be described with reference to FIG.

本実施形態に係る水晶発振器100は、図31、図32に示した水晶振動子50をそのまま利用するもので、水晶振動子50の他、リードフレーム112と発振回路を備えたIC110を有する。   The crystal oscillator 100 according to this embodiment uses the crystal resonator 50 shown in FIGS. 31 and 32 as it is, and includes an IC 110 including a lead frame 112 and an oscillation circuit in addition to the crystal resonator 50.

具体的には、リードフレーム112の上面にIC110を、リードフレーム112の下面に反転させた水晶振動子50をそれぞれ搭載し、リードフレーム112とIC110、IC110と水晶振動子50をそれぞれ金属ワイヤ114で接続するというものである。   Specifically, the IC 110 is mounted on the upper surface of the lead frame 112, and the inverted crystal unit 50 is mounted on the lower surface of the lead frame 112. The lead frame 112 and the IC 110, and the IC 110 and the crystal unit 50 are respectively connected by the metal wires 114. It is to connect.

また、上記のような構成の水晶発振器100は、IC110の能動面や金属ワイヤ114、および接続部の保護のため、外部実装端子を担うリードフレーム112の先端を除く全体を樹脂130によりモールドすることで構成される。   The crystal oscillator 100 having the above-described configuration is molded with the resin 130 except for the tip of the lead frame 112 serving as an external mounting terminal in order to protect the active surface of the IC 110, the metal wire 114, and the connection portion. Consists of.

次に、図36を参照して第2の実施形態に係る水晶発振器について説明する。
本実施形態に係る水晶発振器100aは、図36に示すように、1つのパッケージ106の中に、IC110と水晶振動片10を収容する形態を採るものである。図36に示す実施形態の場合、水晶発振器の小型化のために、水晶振動片10とIC110を縦方向に重ねるように配設することとしている。具体的には、パッケージベース104のキャビティを階段状に形成し、最も下の段に位置する底板部にIC110を搭載する。IC110を搭載した段の上の段に、IC110とパッケージベース104とを電気的に接続するための内部端子118を設け、IC110の能動面に設けられた端子116とパッケージベース104に設けた内部端子118とを金属ワイヤ114により接続する。そして、前記内部端子118を設けた段の上の段に、水晶振動片10を実装するための内部実装端子120を設け、導電性接着剤124を介して水晶振動片10を実装する。水晶振動片10を実装した後、パッケージベース104の上部開口部をリッド102により封止する。
Next, a crystal oscillator according to a second embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 36, the crystal oscillator 100a according to the present embodiment takes a form in which the IC 110 and the crystal resonator element 10 are accommodated in one package 106. In the case of the embodiment shown in FIG. 36, the quartz crystal resonator element 10 and the IC 110 are arranged so as to overlap in the vertical direction in order to reduce the size of the crystal oscillator. Specifically, the cavity of the package base 104 is formed in a step shape, and the IC 110 is mounted on the bottom plate portion located at the lowest step. An internal terminal 118 for electrically connecting the IC 110 and the package base 104 is provided on a stage above the stage on which the IC 110 is mounted, and a terminal 116 provided on the active surface of the IC 110 and an internal terminal provided on the package base 104 are provided. 118 is connected by a metal wire 114. Then, an internal mounting terminal 120 for mounting the crystal vibrating piece 10 is provided on a stage above the stage where the internal terminal 118 is provided, and the crystal vibrating piece 10 is mounted via a conductive adhesive 124. After the crystal vibrating piece 10 is mounted, the upper opening of the package base 104 is sealed with the lid 102.

水晶発振器について、その他の実施形態として、図37に示すようなものを挙げることもできる。図37に示す実施形態は、パッケージベース104として、いわゆるH型断面を有するものを採用したものであり、上下に設けられたキャビティの一方に水晶振動片10を搭載してリッド102により封止すると共に、他方にIC110を搭載するという構成を採る。このような構成の水晶発振器100bであっても、本発明の一部とみなすことができる。   As another embodiment of the crystal oscillator, one shown in FIG. 37 can be cited. In the embodiment shown in FIG. 37, a package base 104 having a so-called H-shaped cross section is employed, and the crystal vibrating piece 10 is mounted on one of the cavities provided at the top and bottom and sealed by the lid 102. In addition, the IC 110 is mounted on the other side. Even the crystal oscillator 100b having such a configuration can be regarded as a part of the present invention.

10………水晶振動片、12………水晶素板、14………肉厚部、16………振動部、18………励振電極、20………引出し電極、22………接続電極、24………励振電極、26………引出し電極、28………接続電極、30………ウエハ、32………マスク、34………振動部形成領域、35………第1エッチング領域、36………個片形成領域、38………貫通溝形成領域、38a………貫通溝形成領域、40………折り取り部、42………残渣、44………マスク、50………水晶振動子、100………水晶発振器。
10 ......... Crystal vibrating piece, 12 ......... Crystal base plate, 14 ......... Thick part, 16 ......... Vibrating part, 18 ...... Excitation electrode, 20 ...... Extraction electrode, 22 ......... Connection Electrode 24... Excitation electrode 26... Extraction electrode 28... Connection electrode 30... Wafer 32... Mask 34. Etching region, 36... Individual piece forming region, 38... Through groove forming region, 38 a... Through groove forming region, 40. 50 .... Quartz crystal, 100 ... Quartz oscillator.

Claims (2)

ATカット水晶板における+Z′軸をY′軸回りに+X軸方向へ回転させることを正の回転角として、Z′軸をY′軸回りに−120°から+60°の範囲で回転させて得られるZ″軸とこれに垂直に交わるX′軸のそれぞれに平行な縁辺を有するウエハを用いた水晶振動片の製造方法であって、
+Y′軸側主面から加工を施す場合には、振動部を構成する肉薄部形成領域と、前記肉薄部形成領域に隣接した肉厚部形成領域の外周部、および少なくとも前記肉薄部形成領域の−Z″軸側端部に設ける肉厚部非形成領域の外周部を、−Y′軸側から加工を施す場合には、振動部を構成する肉薄部形成領域と、前記肉薄部形成領域に隣接した肉厚部形成領域の外周部、および少なくとも前記肉薄部形成領域の+Z″軸側端部に設ける肉厚部非形成領域の外周部をウエットエッチングする第1のエッチング工程と、
前記肉厚部形成領域の外周部と前記肉厚部非形成領域の外周部をウエットエッチングしてY′軸方向に貫通させる第2のエッチング工程とを有することを特徴とする水晶振動片の製造方法。
By rotating the + Z 'axis around the Y' axis in the + X axis direction on the AT-cut quartz plate as a positive rotation angle, the Z 'axis is rotated around the Y' axis in the range of -120 ° to + 60 °. A quartz crystal resonator element using a wafer having an edge parallel to each of a Z ″ axis and an X ′ axis perpendicular to the Z ″ axis,
When processing is performed from the + Y′-axis-side main surface, the thin portion forming region constituting the vibration portion, the outer peripheral portion of the thick portion forming region adjacent to the thin portion forming region, and at least the thin portion forming region When the outer peripheral portion of the thick portion non-formation region provided at the end of the −Z ″ axis is processed from the −Y′-axis side, the thin portion formation region constituting the vibration portion and the thin portion formation region A first etching step of performing wet etching on an outer peripheral portion of an adjacent thick portion forming region and at least an outer peripheral portion of a thick portion non-forming region provided at an end on the + Z ″ axis side of the thin portion forming region;
And a second etching step of wet-etching the outer peripheral portion of the thick portion forming region and the outer peripheral portion of the thick portion non-forming region to penetrate in the Y′-axis direction. Method.
ATカット水晶板における+Z′軸をY′軸回りに+X軸方向へ回転させることを正の回転角として、Z′軸をY′軸回りに−120°から+60°の範囲で回転させて得られるZ″軸とこれに垂直に交わるX′軸のそれぞれに平行な縁辺を有するウエハを用いた水晶振動片の製造方法であって、
+Y′軸側から加工を施す場合には、振動部を構成する肉薄部形成領域と、少なくとも前記肉薄部形成領域の−Z″軸側端部に設ける肉厚部非形成領域の外周部を、−Y′軸側から加工を施す場合には、振動部を構成する肉薄部形成領域と、少なくとも前記肉薄部形成領域の+Z″軸側端部に設ける肉厚部非形成領域の外周部をウエットエッチングする第1のエッチング工程と、
前記振動部形成領域に隣接した肉厚部形成領域の外周部と前記肉厚部非形成領域の外周部を前記ウエハの両主面からウエットエッチングしてY′軸方向に貫通させる第2のエッチング工程とを有することを特徴とする水晶振動片の製造方法。
By rotating the + Z 'axis around the Y' axis in the + X axis direction on the AT-cut quartz plate as a positive rotation angle, the Z 'axis is rotated around the Y' axis in the range of -120 ° to + 60 °. A quartz crystal resonator element using a wafer having an edge parallel to each of a Z ″ axis and an X ′ axis perpendicular to the Z ″ axis,
When processing from the + Y′-axis side, the outer peripheral portion of the thin portion forming region that forms the vibrating portion and at least the thick portion non-forming region provided at the −Z ″ -axis side end of the thin portion forming region, -When processing from the Y 'axis side, wet the outer peripheral part of the thin part forming area constituting the vibration part and the thick part non-forming area provided at least at the + Z "axis side end of the thin part forming area. A first etching step for etching;
Second etching in which the outer peripheral portion of the thick portion forming region adjacent to the vibrating portion forming region and the outer peripheral portion of the thick portion non-forming region are wet-etched from both main surfaces of the wafer in the Y′-axis direction. A method of manufacturing a quartz crystal vibrating piece.
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