JP2011211452A - 音叉型水晶振動片の製造方法、水晶デバイス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 音叉型水晶振動片(10A)の製造方法は水晶材に成膜された耐食膜にレジストを塗布しレジストを露光して基部(11)と振動腕(12A)と溝部(13A)とに対応する領域を露光するフォトリソグラフィ工程と、基部と振動腕と溝部とに対応する領域の以外の耐食膜をエッチングし且つ水晶材をエッチングして音叉型水晶振動片の外形を形成する第1エッチング工程と、水晶材に残っている耐食膜およびレジストを除去する除去工程と、除去工程後に水晶材をエッチング剤に浸漬して、一対の振動腕と基部との間に形成される第1股部(14A)又は溝部の基部側の端面の少なくとも一方をエッチングする第2エッチング工程と、を備える。
【選択図】 図6
Description
以下の各実施形態において、水晶の結晶軸に合わせて振動腕が伸びる方向をY軸方向とし、振動腕の腕幅方向をX軸方向とし、そのX軸およびY軸方向と直交する方向をZ軸方向とする。
<第1音叉型水晶振動片10Aの全体構成>
図1は、第1音叉型水晶振動片10Aの斜視図である。なお、図1において第1音叉型水晶振動片10Aの+Z側の面を「表面Me」とし、−Z側の面を「裏面Mi」とする。また、第1音叉型水晶振動片10Aは、表面Meから見た形状と裏面Miから見た形状とが同じであるため、表面Meから見た第1音叉型水晶振動片10Aの斜視図を一例として説明する。同様に、以降に言及される平面図においても、基本的に表面Meから見た平面図のみを一例として説明する。
図1に示されたように、一対の溝部13Aは底面M1と、その底面M1に接続された第1長側面M21(図2を参照)、第2長側面M22、第1短側面M31及び第2短側面M32とをそれぞれ有している。なお、Y軸方向に伸びた第1長側面M21(図2を参照)は底面M1の+X側に設けられ、Y軸方向に伸びた第2長側面M22は底面M1の−X側に設けられている。また、第1短側面M31は底面M1の−Y側に設けられ、第2短側面M32は底面M1の+Y側に設けられる。
以下、第1股部14Aについて、図4及び図5を参照しながら詳しく説明する。図4に示されたように、第1股部14Aは一対の振動腕12A及び基部11により構成されている。
第1音叉型水晶振動片10Aの製造方法について、図6〜図8を参照しながら説明する。図6は、第1音叉型水晶振動片10Aの製造方法を示したフローチャートである。図7は、第1音叉型水晶振動片半製品10A−sを示した平面図である。図8(a)は第1音叉型水晶振動片10Aの外形を形成する円形の水晶ウエハ20−1を示した平面図で、図8(b)は第1音叉型水晶振動片10Aの外形を形成する矩形の水晶ウエハ20−2を示した平面図である。
図9は、第2実施形態の第2音叉型水晶振動片10Bを示す。第2音叉型水晶振動片10Bは、溝部13B及び第1股部14Bを除いた他の部分は第1実施形態と同じである。以下、第2音叉型水晶振動片10Bの溝部13B及び第1股部14Bについて、図9及び図10を参照しながら説明する。
図9は、第2音叉型水晶振動片10Bの平面図である。図10は、図9の破線Gに囲まれた部分の拡大図である。また、図9及び図10では理解を助けるため電極が図示されていない。
図9に示されたように、第1股部14Bは表面Me及び裏面MiからZ軸方向の中央に伸びた2つの股部面M71と、その2つの股部面M71が第2音叉型水晶振動片10Bの厚さ方向のほぼ中央で交差するように形成された第1境界辺Sbとを有している(図5を参照)。また、股部面M71と表面Meとは第1股部辺S24及び第2股部辺S25で交差する。
第2音叉型水晶振動片10Bの製造方法において、図6のステップS117を除いた他のステップは第1音叉型水晶振動片10Aの製造方法と同じであるため、ステップS117のみについて説明する。
図11は、第3実施形態の第3音叉型水晶振動片10Cを示す。第3音叉型水晶振動片10Cは、溝部13Cを除いた他の部分が第1実施形態と同じである。以下、第3音叉型水晶振動片10Cの溝部13Cのみについて、図11を参照しながら説明する。
図11に示されたように、一対の振動腕12Cに設けられた溝部13Cは−Y側の第1溝部ユニット13Ca及び+Y側の第2溝部ユニット13Cbにそれぞれ分けて形成される。この構成は、一対の振動腕12Cの強度を強化することができる。
第3音叉型水晶振動片10Cの製造方法において、図6のステップS115〜S117を除いた他のステップは第1音叉型水晶振動片10Aの製造方法と同じである。
ステップS117において、第3音叉型水晶振動片10Cの半製品(図示しない)全体がマスクなしでウエットエッチング剤に浸漬してウエットエッチングされる。これにより、図11に示された溝部13C及び第1股部14Aが形成される。なお、図11に示された第1溝部ユニット13Caの第1短側面M81、第2短側面M82及び第2溝部ユニット13Cbの第1短側面M91部分のみに対してウエットエッチングされるようにマスクを用いて図11に示された溝部13C及び第1股部14Aを形成してもよい。
ここまで説明された第1〜第3実施形態の水晶振動片は、図7の実線で示されたように、その溝部の形状が矩形となっている。しかし、図6のステップS111〜S115を経て形成される溝部の形状は矩形に限られない。以下、第2実施形態の第2音叉型水晶振動片10Bの変形例を一例として、第1変形例を説明する。図12は、第1変形例における第2音叉型水晶振動片半製品10B−sを示した平面図である。
以下、第3実施形態の第3音叉型水晶振動片10C’の変形例を一例として、第2変形例について説明する。図13は、第2変形例における第3音叉型水晶振動片半製品10C’−sを示した平面図である。
以下、第3変形例の第4音叉型水晶振動片10Dについて説明する。図14は、第3変形例の第4音叉型水晶振動片10Dを示した平面図である。第1実施形態と同じ構成要件に対して同じ符号を付して説明する。
図14に示されたように、第4音叉型水晶振動片10DはY軸方向に沿って伸びた軸Axにより線対称となる。第4音叉型水晶振動片10Dはほぼ矩形状の基部21と基部21から+Y軸方向に伸びて形成されている一対の振動腕12Aを有している。一対の振動腕12Aの表面には、一対の溝部13Aが形成されている。
図14に示された第2股部24は、表面Me及び裏面MiからZ軸方向の中央に斜めに伸びた2つの股部面M101と、この2つの股部面M101が第4音叉型水晶振動片10Dの厚さ方向のほぼ中央位置で交差するように形成された第2境界辺Sbとを有している。ここで、股部面M101と表面Me及び裏面Miとから成す傾斜角度(図5を参照)は120°〜160°であることが好ましい。このような構成によれば、第2股部24に接続電極141を断線なく形成できる。
第3変形例の第4音叉型水晶振動片10Dは、第1実施形態で説明された図6のステップS113で基部21、振動腕12Aおよび支持腕22を形成することができる。また、第2股部24は第1実施形態の第1股部14Aと同じ工程で形成することができる。すなわち、第1実施形態で説明された図6のステップS113及びステップS117を介して図14に示された第2股部24を形成することができる。
以下、第4変形例の第5音叉型水晶振動片10Eについて、図15を参照しながら説明する。図15は、第4変形例の第5音叉型水晶振動片10Eを示した平面図である。第3変形例と同じ構成要件に対して同じ符号を付して説明する。
第1圧電デバイスとして第1実施形態で説明された第1音叉型水晶振動片10Aを用いた圧電振動子100について説明する。図16(a)は、第1音叉型水晶振動片10Aを備えた圧電振動子100の側面図である。
第2圧電デバイスとして第3変形例で説明された第4音叉型圧電振動片10Dを用いた圧電振動子200について説明する。図16(b)は、第4音叉型圧電振動片10Dを備えた圧電振動子200の側面図である。
第3圧電デバイスとして第4変形例で説明された第5音叉型圧電振動片10Eを用いた圧電振動子300について、図17を参照しながら説明する。図17(a)は、第5音叉型圧電振動片10Eを備えた圧電振動子300の分解斜視図であり、図17(b)は、第5音叉型圧電振動片10Eを備えた圧電振動子300のK−K断面図である。
10A−s、10B−s、10C’−s … 音叉型水晶振動片半製品
11、21 … 基部
12A、12B、12C … 振動腕
12A−s、12B−s、12C’−s … 振動腕半製品
13A、13B、13C … 溝部
13Ca、13Cb … 溝部ユニット
13A−s、13B−s、13C’−s … 溝部半製品
14A、14B、24 … 股部
14A−s、14B−s、14B’−s … 第1股部半製品
22、32 … 支持腕
100、200、300 … 圧電振動子
111 … 基部電極、 121 … 側面励振電極、 131 … 溝部励振電極、 141 … 接続電極、 151 … 金属膜
Ax、Bx … 対称線
M1、M11、M12 … 底面
M21、M22、M23、M24、M25、M26 … 長側面
M31、M32、M61、M62、M81、M82、M91、M92 … 短側面
M41、M71 … 股部面
Me … 表面、 Mi … 裏面
L11、L12、L21、L22、L31、L32 長辺
S11、S12、S13、S21、S22、S31、S32、S33、S41、S42、S43、S51、S52、S53 … 短辺
S14、S15、S16、S17、S18、S19、S24、S25 … 股部辺
θ1〜θ16、α、β1、β2、β3 … 角度
Claims (6)
- 水晶材からなり、表裏面を有する基部と、その基部からY軸方向に伸びる一対の振動腕と、前記一対の振動腕の表裏面に前記Y軸方向に伸びる溝部とを有する音叉型水晶振動片の製造方法において、
前記水晶材に成膜された耐食膜にレジストを塗布し、前記レジストを露光して前記基部と前記振動腕と前記溝部とに対応する領域を露光するフォトリソグラフィ工程と、
前記基部と前記振動腕と前記溝部とに対応する領域の以外の前記耐食膜をエッチングし且つ前記水晶材をエッチングして、前記音叉型水晶振動片の外形を形成する第1エッチング工程と、
前記水晶材に残っている前記耐食膜および前記レジストを除去する除去工程と、
前記除去工程後に、前記水晶材をエッチング剤に浸漬して、前記一対の振動腕と前記基部との間に形成される第1股部又は前記溝部の前記基部側の端面の少なくとも一方をエッチングする第2エッチング工程と、
を備える音叉型水晶振動片の製造方法。 - 前記第1エッチング工程および前記第2エッチング工程が同じ温度および同じエッチング剤を使用し、前記第2エッチング工程のエッチング時間は、前記第1エッチング工程のエッチング時間よりも短い請求項1に記載の音叉型水晶振動片の製造方法。
- 前記第2エッチング工程は、前記除去工程で露出した前記音叉型水晶振動片の表裏面全体をエッチング剤に浸漬する請求項1または請求項2に記載の音叉型水晶振動片の製造方法。
- 前記第2エッチング工程は、前記音叉型水晶振動片における前記第1股部又は前記端面の少なくとも一方以外をマスクで覆ってエッチング剤に浸漬する請求項1または請求項2に記載の音叉型水晶振動片の製造方法。
- 請求項1から請求項4のいずれか一項より製造された音叉型圧電振動片を収納するキャビティを有するパッケージを備える圧電デバイス。
- 第1凹み部を有するリッド板と第2凹み部を有するベース板とを備え、
請求項1から請求項4のいずれか一項より製造された音叉型圧電振動片を前記リッド板と前記ベース板とで挟み込んだ圧電デバイス。
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