JP2011211672A - 圧電振動片、圧電デバイスおよび圧電振動片の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、支持腕のスプリアスと振動腕の共振周波数とを遠ざけた圧電振動片、圧電デバイスおよび圧電振動片の製造方法を提供する。
【解決手段】 圧電振動片は、圧電材料により形成された基部（１１）と、第１厚さを有し基部から所定方向に一直線に伸びる一対の振動腕（１２）と、一対の振動腕の両外側で基部から所定方向に一直線に伸び、第１厚さと異なる第２厚さの第２厚さ領域（ＡＲ１）を有する一対の支持腕（１３）と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、支持腕の厚さが変えられた圧電振動片、その圧電振動片を用いる圧電デバイスおよび圧電振動片の製造方法に関する。

基部から伸びた一対の振動腕を有する音叉型の圧電振動片が知られている。この音叉型の圧電振動片に駆動電圧が印加されると、圧電効果によって、一対の振動腕は互いに接近・離間するように屈曲振動する。たとえば音叉型の圧電振動片は屈曲振動の共振周波数（例えば、３２．７６８ｋＨｚ）で振動する。圧電振動片が小型化すると、振動腕から基部へ振動漏れ（音響リーク）が多く発生する。そこで、振動漏れを少なくするため、一対の振動腕の両外側に一対の支持腕を形成した圧電振動片が登場している。

しかし、支持腕も振動腕に似た構造を有することから、支持腕にスプリアス（不要振動）が発生することがある。支持腕に発生するスプリアスは、一対の支持腕と基部との接続部において振動が発生する。このような支持腕のスプリアスが振動腕の共振周波数に近い場合、振動腕の振動が不安定となりＣＩ値増加と出力周波数の変動とを招く。そこで、たとえば特許文献１の圧電振動片は、支持腕に錘用金属膜を形成して、支持腕のスプリアスと振動腕の共振周波数とを遠ざけるようにしている。

特開２００８−０９８９０９号公報

しかし、特許文献１の圧電振動片は、振動腕に形成された励振電極から支持腕へ伸びる引出電極に対して、さらに錘用の電極を形成しなければならなかった。

本発明は、支持腕の厚さを変えることにより、支持腕のスプリアスと振動腕の共振周波数とを遠ざけるようにする。そして安定した共振周波数で振動する圧電振動片を提供することを目的とする。

第１観点の圧電振動片は、圧電材料により形成された基部と、第１厚さを有し基部から所定方向に一直線に伸びる一対の振動腕と、一対の振動腕の両外側で基部から所定方向に一直線に伸び、第１厚さと異なる第２厚さの第２厚さ領域を有する一対の支持腕と、を備える。

第２観点の圧電振動片は、第１観点において、一対の支持腕は、第２厚さ領域のみで形成される。

第３観点の圧電振動片は、第１観点において、一対の支持腕は、第１厚さの第１厚さ領域と第２厚さ領域とにより形成されている

第４観点の圧電振動片は、第１観点から第３観点において、振動腕は所定方向に一直線に伸びる励振溝部と、励振溝部に形成され振動腕を励振させる励振電極とを有しており、支持腕は励振電極に接続され基部側から支持腕の先端側まで伸びる引出電極を有している。

第５観点の圧電振動片は、第４観点において、第２厚さ領域の第２厚さは第１厚さ領域の第１厚さよりも薄く、一対の支持腕は、第１厚さから第２厚さを形成する側壁を有する支持腕溝部を有し、支持腕溝部の一部には引出電極が形成されている。

第６観点の圧電振動片は、第１観点から第４観点において、一対の支持腕および基部を囲むようにして形成された枠体と、支持腕の先端側の一部に接続し、一対の支持腕と枠体とを接続される接続腕と、を備え、支持腕と接続腕と枠体とが一体に形成される。

第７観点の圧電デバイスは、プリント基板に実装される圧電デバイスにおいて、第５観点に記載の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、パッケージは、プリント基板側に形成される外部電極と、キャビティ側に形成され外部電極と接続する接続電極とを有し、支持腕溝部は、接続電極の形状に合わせて形成される圧電デバイス。

第８観点の圧電振動片の製造方法は、圧電材料により形成された基部と、第１厚さを有し基部から所定方向に一直線に伸びる一対の振動腕と、一対の振動腕の両外側で基部から所定方向に一直線に伸びる一対の支持腕と、を備える圧電振動片の製造方法において、振動腕に第１厚さよりも薄い第２厚さの励振溝部を形成する第１工程と、支持腕に第２厚さの第２厚さ領域を形成する第２工程と、を備える。

第９観点の圧電振動片の製造方法は、第８観点において、第１工程および第２工程とは、同時に圧電材料をエッチングすることで形成される。

本発明は、支持腕の厚さを変えることにより、支持腕のスプリアスと振動腕の共振周波数とを遠ざけるようにして、安定した共振周波数で振動する圧電振動片を提供できる。

（ａ）は、圧電振動片１００の平面図である。 （ｂ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ断面における圧電振動片１００の断面図である。 （ｃ）は、図１（ａ）のＣ−Ｃ断面における圧電振動片１００の断面図である。 （ａ）は、圧電デバイス１０００の斜視図である。 （ｂ）は、＋Ｚ軸方向より−Ｚ軸方向へ見た圧電デバイス１０００の図である。 （ｃ）は、図２（ｂ）のＤ−Ｄ断面における圧電デバイス１０００の断面図である。 （ａ）は、圧電材ウエハ１５０の平面図である。 （ｂ）は、図３（ａ）の点線の枠６０を拡大した図である。 金属膜及びフォトレジスト膜形成工程のフローチャート及びその説明のための図である。 圧電材ウエハ５０のエッチング工程のフローチャート及びその説明のための図である。 （ａ）は、圧電振動片１１０の概略断面図である。 （ｂ）は、圧電振動片１２０の概略断面図である。 （ｃ）は、圧電振動片１３０の概略断面図である。 （ｄ）は、圧電振動片１４０の概略断面図である。 （ｅ１）は、圧電振動片１５０の平面図である。 （ｅ２）は、図５（ｅ１）のＧ−Ｇ断面における圧電振動片１５０の断面図である。 圧電振動片１１０の作製方法を示したフローチャート及びその説明の図を示す。 （ａ）は、圧電振動片２００の平面図である。 （ｂ）は、図８（ａ）のＨ−Ｈ断面における圧電デバイス２０００の分解断面図である。 （ａ）は、圧電振動片３００の平面図である。 （ｂ）は、図９（ａ）のＩ−Ｉ断面における圧電振動片３００の断面図である。 （ｃ）は、図９（ａ）のＪ−Ｊ断面における圧電振動片３００の断面図である。 （ａ）は、＋Ｚ軸方向から−Ｚ軸方向に見たときの圧電デバイス３０００の断面図である。 （ｂ）は、図１０（ａ）のＫ−Ｋ断面における圧電デバイス３０００の断面図である。 （ａ）は、圧電振動片３１０の平面図である。 （ｂ）は、図１１（ａ）のＭ−Ｍ断面における圧電振動片３１０の断面図である。 （ｃ）は、圧電振動片３２０の平面図である。 （ｄ）は、図１１（ｃ）のＮ−Ｎ断面における圧電振動片３２０の断面図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明の範囲は以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。

（第１実施形態）
第１実施例として、基部と支持腕との厚さが異なる音叉型の圧電振動片１００について図１を参照しながら説明する。

＜音叉型圧電振動片１００の構成＞
図１（ａ）は、圧電振動片１００の平面図である。圧電振動片１００は、基部１１と基部１１から互いに平行に伸びている一対の振動腕１２とを備えた音叉型の圧電振動片である。また圧電振動片１００は、振動腕１２の外側に、振動腕１２と平行に伸びている一対の支持腕１３を有している。以下、振動腕１２が伸びている方向をＹ軸方向、一対の振動腕１２が並んでいる方向をＸ軸方向、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに直交する方向をＺ軸方向として説明する。

振動腕１２は、−Ｙ軸側の端部で基部１１と接続されており一直線に伸びている。一対の支持腕１３も、−Ｙ軸側の端部で基部１１と接続されており一直線に伸びている。ここで一直線に伸びるとは振動腕１２又は支持腕１３がＸ軸又はＺ軸方向に曲がっていないことをいう。

振動腕１２は、＋Ｙ軸側の先端に振動腕１２の振動を安定させる錘領域１４およびその−Ｙ軸側に溝領域１５を備えている。さらに、溝領域１５の＋Ｚ軸側と−Ｚ軸側との面（表裏面）にはＹ軸方向に一直線に伸びる溝を有する励振溝部１６が形成されている。支持腕１３は、基部１１の厚さと異なる厚さの厚さ領域ＡＲ１を有している。厚さ領域ＡＲ１のＸ軸方向の幅はＷ１、Ｙ軸方向の長さはＬ１である。

圧電振動片１００の、基部１１の厚さＤ１は例えば０．０８〜０．１２ｍｍである。また支持腕１３厚さ領域ＡＲ１の厚さは、例えば０．０８ｍｍである。また、厚さ領域ＡＲ１の幅Ｗ１は５０〜１００μｍ、長さＬ１は３００〜４００μｍである。

圧電振動片１００は、圧電材料を基材とした圧電基板ＡＫと、圧電基板ＡＫの表面に形成された電極とにより構成されている。電極は、溝領域１５に形成された励振電極ＲＤと、励振電極ＲＤから錘領域１４および基部１１を通り支持腕１３に引き出された引出電極ＨＤとにより構成される。図１（ａ）には、圧電振動片１００に形成された互いに電気的に接続されていない２つの電極が、それぞれ異なるハッチングで示されている。

図１（ｂ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ断面における圧電振動片１００の断面図である。図１（ｂ）には、振動腕１２の溝領域１５における断面と、支持腕１３との断面が示されている。振動腕１２の溝領域１５の＋Ｚ軸側と−Ｚ軸側とには励振溝部１６が形成されているため振動腕１２の断面形状はＨ型になっており、振動腕１２の厚さＤ１は、基部１１の厚さに等しい。また、支持腕１３の厚さＤ２は励振溝部１６における振動腕１２の厚さに等しい。そのため、励振溝部１６の深さをＤ３とすると、振動腕１２の厚さＤ１は、支持腕１３の厚さＤ２と溝１６の深さＤ３との合計になる。

振動腕１２と支持腕１３とには電極が形成されている。１つの振動腕１２の溝領域１５における励振溝部１６と溝領域１５の側面とに形成された電極は互いに電気的に接続されていない。電極の材料としては金等が用いられるが、金等の金属は圧電材料に対する付着強度が弱い。そのため、電極は圧電材料の表面に形成される電極下地層１７と、電極下地層１７の上に形成される電極上地層１８とにより構成される。圧電材料には、水晶、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等が用いられる。また、電極上地層１８の材料には金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等が用いられ、電極下地層１７の材料には、Ｃｒ、Ｎｉ等が用いられる。

図１（ｃ）は、図１（ａ）のＣ−Ｃ断面における圧電振動片１００の断面図である。支持腕１３の厚さ領域ＡＲ１は、厚さがＤ２であり、Ｙ軸方向の長さはＬ１である。また、支持腕１３の厚さＤ２は基部１１の厚さＤ１よりも薄い。

＜圧電デバイス１０００の構成＞
圧電振動片１００は圧電デバイス１０００に組み込まれて用いられる。図２を参照して圧電デバイス１０００について説明する。図２（ａ）は、圧電デバイス１０００の斜視図であり、図２（ｂ）は、＋Ｚ軸方向より−Ｚ軸方向へ見た圧電デバイス１０００の図であり、図２（ｃ）は、図２（ｂ）のＤ−Ｄ断面における圧電デバイス１０００の断面図である。

図２（ａ）は、圧電デバイス１０００の斜視図である。圧電デバイス１０００は、パッケージＰＫとリッドＬＤと圧電振動片１００とにより構成されている。パッケージＰＫは、セラミックスを基材とした凹型の箱であり、リッドＬＤは、パッケージＰＫ内を密封する。パッケージＰＫの外側底面には外部電極ＧＤが形成されている。圧電振動片１００は、パッケージＰＫ内に収納されている。

図２（ｂ）は、リッドＬＤを取り外して＋Ｚ軸方向より−Ｚ軸方向へ見た圧電デバイス１０００の図である。また、図２（ｂ）に示すハッチングは、図１（ａ）のハッチングと異なり、圧電振動片１００の厚さＤ２の領域を示している。圧電振動片１００は、各支持腕１３の先端部付近の領域とパッケージＰＫ内に形成されている２つの接続電極ＳＤとをそれぞれ導電性接着材ＤＳにより接着することにより固定される。

図２（ｃ）は、図２（ｂ）のＤ−Ｄ断面における圧電デバイス１０００の断面図である。リッドＬＤとパッケージＰＫとは封止材ＦＺにより接着され封止される。圧電振動片１００とパッケージＰＫとは、支持腕１３の先端部付近の領域と接続電極ＳＤとにおいて、導電性接着材ＤＳを通して接続されている。すなわち、支持腕１３の先端部付近の領域に形成されている引出電極ＨＤと接続電極ＳＤとは電気的に接続される。接続電極ＳＤは外部電極ＧＤにパッケージＰＫ内に形成される導通部（不図示）を通して電気的に接続されているため、引出電極ＨＤは外部電極ＧＤと電気的に接続される。

振動腕１２は、振動腕の側面に形成された電極と励振電極ＲＤとの間の電界により、Ｘ軸方向に振動する主振動を発生する。また、支持腕１３がもつ固有振動である不要な振動（スプリアス）を発生させる。スプリアスの共振周波数が主振動の共振周波数に近い場合はモード結合が生じ、振動が不安定となってＣＩ値を増加させ、出力周波数に誤差を生じさせる。圧電振動片１００は、支持腕１３の厚さを薄くすることによってスプリアスの共振周波数を高くし、主振動の共振周波数との差を大きくする。そして圧電振動片１００は、モード結合の発生を抑え、ＣＩ値の増加と出力周波数の誤差とを抑えることができる。また、支持腕１３と基板１１又は振動腕１２との厚さを変えることにより、支持腕１３で発生したスプリアスを振動腕１２に伝わらないようにする振動漏れ（音響リーク）も抑えることができる。圧電振動片１００では、Ｘ軸方向のスプリアスを主に対象としているが、Ｚ軸方向の振動であるＺ同相モードを抑える効果も期待できる。

＜圧電振動片１００の作製方法＞
圧電振動片１００は、振動腕１２の励振溝部１６の形成のためのエッチングをする際に、支持腕１３の厚さ調整のためのエッチングも同時に行う。したがって作業工数を増やすことなく支持腕１３の厚みを薄くすることができる。図３から図５を参照して圧電振動片１００の製造方法について説明する。

図３（ａ）は、圧電材ウエハ１５０の平面図である。圧電材ウエハ５０の周縁部の一部には結晶方向を特定するためのオリエンテーションフラット５１が形成されている。圧電材ウエハ５０は、例えば厚さ約０．１２ｍｍのＺカットの水晶板からなり、直径は３インチまたは４インチである。圧電材ウエハ５０上には複数の圧電振動片１００が形成される。図３（ａ）には３つの圧電基板ＡＫの形成例を示している。点線の枠６０内には、１つの圧電基板ＡＫが形成されている。

図３（ｂ）は、図３（ａ）の点線の枠６０を拡大した図である。圧電材ウエハ５０を貫通した貫通孔５２を形成することにより圧電基板ＡＫの平面外形が形成される。この時点では、圧電基板ＡＫは連結部ＤＤを通して圧電材ウエハ５０と繋がっている。圧電振動片１００は、圧電材ウエハ５０と繋がった状態で平面外形を形成し、電極を形成することで一度に大量の圧電振動片１００を作製することができる。

図４は、金属膜及びフォトレジスト膜形成工程のフローチャート及びその説明のための図である。図４（ａ）から図４（ｅ）は図３（ｂ）のＦ−Ｆ断面における圧電基板ＡＫの形成過程を示している。

ステップＳ１０１では、圧電材ウエハ５０の全面に金属膜を蒸着又はスパッタリングで形成し、金属膜の上からフォトレジストを塗布する。金属膜は、クロム（Ｃｒ）膜と金（Ａｕ）膜とにより構成されている。最初にＣｒ膜が圧電材ウエハ５０上に形成され、次にＣｒ膜の上にＡｕ膜が形成される。さらに、Ａｕ膜上にはスピンコート等によりフォトレジストが塗布され、フォトレジスト膜ＰＭが形成される（図４（ａ）参照）。

ステップＳ１０２では、フォトレジスト膜ＰＭを露光する（図４（ｂ）参照）。露光は、貫通孔５２（図３（ｂ）を参照）のパターン、すなわち圧電振動片１００の外形形状が形成されたフォトマスク（不図示）を用いて行われ、フォトレジスト膜ＰＭに露光部ＲＢが形成される。
ステップＳ１０３では、フォトレジスト膜ＰＭを現像して、露光部ＲＢを除去する（図４（ｃ）参照）。

ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３で除去した露光部ＲＢの下層にある金属膜（Ａｕ膜、Ｃｒ膜）をエッチングする（図４（ｄ）参照）。Ａｕ膜はたとえばヨウ素とヨウ化カリウムとの水溶液でエッチングされ、Ｃｒ膜はたとえば硝酸第２セリウムアンモニウムと酢酸との水溶液でエッチングされる。

ステップＳ１０５では、圧電材ウエハ５０上に残っているフォトレジスト膜ＰＭを除去し、圧電材ウエハ５０の全面に再びフォトレジストを塗布してフォトレジスト膜ＰＭを形成する（図３（４）参照）。

図５は、圧電材ウエハ５０のエッチング工程のフローチャート及びその説明のための図である。図５（ａ）から図５（ｆ）は、図３（ａ）のＦ−Ｆ断面における圧電基板ＡＫの形成過程を示している。

ステップＳ２０１は、図４（ｅ）のステップＳ１０５から継続した工程である。ステップＳ２０１では、図４（ｅ）で形成したフォトレジスト膜ＰＭを露光する（図５（ａ）参照）。露光では、支持腕１３と貫通孔５２と励振溝部１６とのパターンが形成されたフォトマスク（不図示）を用いて行われ、フォトレジスト膜ＰＭに露光部ＲＢを形成する。図５（ａ）では、露光部ＲＢがハッチングで示されている。

ステップＳ２０２では、フォトレジスト膜ＰＭを現像して、露光部ＲＢを除去する（図５（ｂ）参照）。

ステップＳ２０３では、圧電材ウエハ５０をエッチングする（図５（ｃ）参照）。貫通孔５２が形成される領域の厚さがＴ１になるようにハーフエッチングする。ここで、Ｔ１はＴ１≦２×Ｄ３を満たす。Ｄ３は励振溝部１６の深さである（図１（ｂ）参照）。圧電材ウエハ５０のエッチングは、５５％フッ酸又はフッ酸にフッ化アンモニウムを混合した液であるバッファードフッ酸等を用いたウエットエッチングにより行うことができる。

ステップＳ２０４では、金属膜（Ａｕ膜、Ｃｒ膜）をエッチングする（図５（ｄ）参照）。金属膜のエッチングは、ステップＳ１０４と同様の方法で行われる。支持腕１３と励振溝部１６との上部にあるフォトレジスト膜ＰＭは除去されているため、エッチングされる金属膜は支持腕１３及び励振溝部１６上に形成された金属膜である。

ステップＳ２０５では、圧電材ウエハ５０をウエットエッチングして圧電材ウエハ５０上のフォトレジスト膜ＰＭを除去する（図５（ｅ）参照）。圧電材ウエハ５０は励振溝部１６の深さＤ３だけエッチングされるため、貫通孔５２が形成されることで圧電振動片１００の外形形状が完成し、同時に、支持腕１３の厚さと励振溝部１６の厚さとがＤ２に形成される（図２（ｂ）のハッチング領域）。

ステップＳ２０６では、金属膜（Ａｕ膜、Ｃｒ膜）を除去する（図５（ｆ）参照）。図５（ｆ）に示されている圧電基板ＡＫは、図３（ｂ）のＦ−Ｆ断面の断面図を示している。図５（ｆ）の後には、圧電基板ＡＫ上に電極が形成され、圧電材ウエハ５０から切り離されて圧電振動片１００が作製される。

以上に示した圧電振動片１００の圧電基板ＡＫの形成では、支持腕１３の厚さを薄く形成する工程を励振溝部１６の形成と同時に行う。圧電振動片１００の支持腕１３の厚さの調整は、励振溝部１６の形成する場合と同じ工程で行うことができる。

＜支持腕１３の変形例１＞
支持腕１３の断面形状は、圧電振動片１００で示した支持腕１３以外の形状を有していても良い。図６を参照して支持腕１３の変形例１について説明する。

図６（ａ）は、圧電振動片１１０の概略断面図である。圧電振動片１１０は、支持腕１３の厚さＤ４が励振溝部１６における厚さＤ２より厚く、振動腕１２の厚さＤ１よりも薄い。圧電振動片１００では、支持腕１３の厚さと振動腕１２の厚さとが異なることにより、スプリアスの振動数を主振動の振動数から遠ざけることができた。そして、支持腕１３の厚さは、振動腕１２の厚さと異なれば異なるほど振動数に差ができるため好ましい。そのため、支持腕１３の厚さは薄い方が良い。その一方で、支持腕１３の厚さが薄くなれば支持腕１３の強度に問題が生じるため、支持腕１３の厚さは強度の問題とスプリアスの問題とを考慮しなければならない。圧電振動片１１０における支持腕１３の厚さＤ４は、支持腕１３の強度とスプリアスの問題を考慮している。励振溝部１６における振動腕１２の厚さＤ２の値によっては、支持腕１３の厚さＤ４が厚さＤ２よりも薄い場合もある。

＜圧電振動片１１０の作製方法＞
圧電振動片１１０は、支持腕１３の厚さＤ４と励振溝部１６における振動腕１２の厚さＤ２とが異なるため、図５に示したフローチャートの方法とは異なる方法で作製する。図７を参照して圧電振動片１１０の作製方法を説明する。

図７に、圧電振動片１１０の作製方法を示したフローチャート及びその説明の図を示す。
ステップＳ３０１は、図４のステップＳ１０５から継続した工程である。ステップＳ３０１では、貫通孔５２と励振溝部１６とのパターンを有したフォトマスク（不図示）を用いてフォトレジスト膜ＰＭを露光し、フォトレジスト膜ＰＭに露光部ＲＢを形成する（図７（ａ）参照）。図７（ａ）では、露光部ＲＢがハッチングで示されている。

ステップＳ３０２では、フォトレジスト膜ＰＭを現像して露光部ＲＢを除去し、圧電材ウエハ５０をエッチングして貫通孔５２を形成する（図７（ｂ）参照）。圧電材ウエハ５０のエッチングでは、図５（ｃ）のように貫通溝５２の位置の圧電材ウエハ５０の厚さをＴ１だけ残しても良いし、貫通孔５２を形成しても良い。

ステップＳ３０３では、励振溝部１６に形成されている金属膜（Ａｕ膜、Ｃｒ膜）がエッチングされ、励振溝部１６の位置の圧電材ウエハ５０がエッチングされる（図７（ｃ）参照）。圧電材ウエハ５０はＴ２だけエッチングされ、Ｔ２は、Ｔ２＜Ｄ３を満たす。

ステップＳ３０４では、ステップＳ３０３の後に圧電材ウエハ５０に残っているフォトレジスト膜ＰＭが全て除去され、新たに圧電材ウエハ５０にフォトレジストが塗布され、形成されたフォトレジスト膜ＰＭが支持腕１３、貫通孔５２及び励振溝部１６のパターンを有するフォトマスク（不図示）を用いて露光され、フォトレジスト膜ＰＭに露光部ＲＢが形成される。（図７（ｄ）参照）。図７（ｄ）では、露光部ＲＢがハッチングで示されている。

ステップＳ３０５では、フォトレジスト膜ＰＭが現像され、支持腕１３上の金属膜（Ａｕ膜、Ｃｒ膜）がエッチングされ、支持腕１３と励振溝部１６との圧電材ウエハ５０が厚さＴ３だけエッチングされる（図７（ｅ）参照）。ここで、ステップＳ３０３での圧電材ウエハ５０のエッチング量Ｔ２と、ステップＳ３０５での圧電材ウエハ５０のエッチング量Ｔ３との合計が励振溝部１６の深さＤ３である。また、２×Ｔ３＋Ｄ４＝Ｄ１である。

ステップＳ３０６では、フォトレジスト膜ＰＭと金属膜（Ａｕ膜、Ｃｒ膜）とを除去する（図７（ｆ）参照）。図７（ｆ）は、図６（ａ）の状態を示している。

以上の圧電振動片１１０の作製方法では、一度の金属膜（Ａｕ膜、Ｃｒ膜）の形成で、支持腕１３の厚さと、励振溝部１６の厚さとがそれぞれ異なった状態に形成を行うことができる。

＜支持腕１３の他の変形例２＞
図６に戻って、支持腕１３の他の変形例の説明を行う。
図６（ｂ）は、圧電振動片１２０の概略断面図である。圧電振動片１２０は、支持腕１３の−Ｚ軸側の面と、振動片１２もしくは基部１１の−Ｚ軸側の面とのＺ軸方向の位置が一致している。圧電振動片１２０の製造方法は、圧電振動片１２０の支持腕１３の厚さＤ５が、励振溝部１６の深さＤ３と励振溝部１６における振動腕１２の厚さＤ２との合計に等しい場合は、図５のステップＳ２０１において、支持腕１３の−Ｚ軸側の面を露光しないことにより作製できる。その他の場合の圧電振動片１２０の製造方法は、図７のステップＳ３０４において、支持腕１３の−Ｚ軸側の面を露光せず、Ｄ５＝Ｄ１−Ｔ２−Ｔ３となるようにＴ２及びＴ３のエッチング量を調整することにより作製することができる。支持腕１３の＋Ｚ軸側の面と、振動片１２もしくは基部１１の＋Ｚ軸側の面とのＺ軸方向の位置が一致した形状の圧電振動片も圧電振動片１２０と同様に作製することができる。

図６（ｃ）は、圧電振動片１３０の概略断面図である。圧電振動片１３０の支持腕１３の厚さＤ６は基板１１の厚さＤ１よりも厚い。支持腕１３の厚さは基板１１の厚さよりも厚くすることでもスプリアスを主振動の振動数から遠ざけることができる。支持腕１３の厚さを振動腕１２の厚さよりも厚くする方法は大きく分けて２つある。１つ方法は、振動腕１２に圧電材ＣＲを付け足して支持腕の厚さを厚くする方法である。もう一つの方法は、振動腕１２の厚さを薄く形成する方法である。どちらの方法にしろ、支持腕の厚さが振動腕の厚さと異なるため、スプリアスの振動数は主振動と離れ、スプリアスの主振動に対する影響を小さくすることができる。

図６（ｄ）は、圧電振動片１４０の概略断面図である。圧電振動片１４０では、支持腕１３の厚さが薄く形成され、さらに支持腕１３にＺ軸方向に伸びた側壁１９が形成されている。圧電振動片１４０は、支持腕１３の厚さはＤ１であり、側壁１９を除いた支持腕１３の厚さをＤ７とする。仮に側壁１９を有さず厚さＤ７だけの支持腕１３であると強度が弱くなるが、支持腕１３が側壁１９を有することにより支持腕１３の強度を強くすることができる。

圧電振動片１４０は、図７に示した方法により作製することができる。まず図７のステップＳ３０１において、励振溝部１６上に形成されたフォトレジスト膜ＰＭを露光せず、＋Ｚ軸側の支持腕１３上であり側壁１９を除いた面に形成されたフォトレジスト膜ＰＭを露光する。そして、側壁１９を除いた支持腕１３には、ステップＳ３０１とステップＳ３０４とで２度エッチングされ、溝（以後、支持腕溝部と称する）が形成される。支持腕１３は、この２度のエッチングで側壁１９を除いた支持腕１３の厚さがＤ７になるように調節される。

圧電振動片１４０の支持腕１３は、その側壁１９の厚さがＤ１以下に形成されても良い。また支持腕１３の断面形状は、支持腕溝部の形成位置、深さ等を調節することにより、図６（ｄ）に示すような逆Ｔ字型のみではなく、Ｌ字型、Ｕ字型等様々な形状に形成することができる。

図６（ｅ１）は、圧電振動片１５０の平面図である。圧電振動片１５０には、支持腕１３のＹ軸方向の中間に厚さＤ８で長さＬ２の薄肉領域ＡＲ２が形成されている。また、図６（ｅ１）に示すハッチングは、図１（ａ）のハッチングと異なり、圧電振動片１５０の厚さＤ８の領域を示している。

図６（ｅ２）は、図６（ｅ１）のＧ−Ｇ断面における圧電振動片１５０の断面図である。圧電振動片１５０は、パッケージＰＫの接続電極ＳＤ（図２（ｃ）参照）と接着される＋Ｙ軸側の支持腕１３の先端部の厚さは基部１１と同じ厚さＤ１に形成されているが、薄肉領域ＡＲ２は厚さＤ８、長さＬ２に形成されている。支持腕１３は、その一部においても支持腕１３の厚さが基部１１の厚さと異なっていれば、スプリアスの振動数を主振動の振動数より遠ざけることができ、また振動腕１２から支持腕１３の先端への音響リークを防ぐことができる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、支持腕付きの圧電振動片１００について説明したが、圧電振動片１００は圧電振動片の周囲を取り囲む枠体を有していても良い。図８を参照して、枠体付きの圧電振動片２００について説明する。

＜圧電振動片２００の構成＞
図８（ａ）は、圧電振動片２００の平面図である。圧電振動片２００には、図１で説明した圧電振動片１００を取り囲むように枠体２０１が形成されている。枠体２０１と圧電振動片１００の支持腕１３の先端部とは接続腕２０２によって接続されている。圧電振動片２００は、支持腕１３と、接続腕２０２と、枠体２０１と、励振溝部１６とが基部１１よりも厚さが薄くなっている。また、図８（ｂ）に示すハッチングは、図１（ａ）のハッチングと異なり、圧電振動片１００の厚さが薄い領域を示している。

圧電振動片２００の支持腕１３の形状、厚さは図６に示したような形状、厚さを有することができる。また、枠体２０１又は接続腕２０２の厚さは、適度な強度を持てばどのような厚さでも良い。振動腕１２に形成される励振電極ＲＤ（図８（ｂ）参照）と接続されている引出電極（図８（ｂ）参照）は、支持腕１３、枠体２０１を通り、枠体２０１の隅の電極接続部２０３まで引き出され、電極接続部２０３においてベースＢＳに取り付けられた接続電極ＳＤ（図８（ｂ）参照）と接続される。支持腕１３の厚さを振動腕１２よりも薄く形成することによって、支持腕１３で発生するスプリアスの周波数と振動腕１２で発生する主振動の周波数との差を広げることができる。

図８（ｂ）は、図８（ａ）のＨ−Ｈ断面における圧電デバイス２０００の分解断面図である。圧電デバイス２０００は、圧電振動片２００が凹み付きのリッドＬＤと凹み付きのベースＢＳとに挟まれて形成される。枠体２０１の電極接続部２０３に形成された引出電極ＨＤとベースＢＳに形成されている接続電極ＳＤとが接続される。さらに、接続電極ＳＤとベースＢＳの外側に形成される外部電極ＧＤとは導通部ＣＤを通して電気的に接続されているため、圧電デバイス２００の励振電極ＲＤは外部電極ＧＤと電気的に接続される。また、リッドＬＤとベースＢＳと枠体２０１とはシロキサン結合により接続され、圧電振動片２０００の中が密封される。

以上のような構成により、枠付きの圧電振動片２００においても、支持腕１３の厚さを基部１１と異ならせることにより、支持腕１３のスプリアスが振動腕１２へ影響を及ぼしにくくする構成を取ることができる。

（第３実施形態）
図６では、様々な形状の支持腕１３を有する圧電振動片について説明したが、支持腕１３の形状を工夫することにより、支持腕１３のスプリアスの主振動への影響を抑えるとともに、支持腕１３と接続電極ＳＤとの接着を強化させてＣＩ値を下げることができる。図９を参照して、支持腕１３に支持腕溝部が形成された圧電振動片３００について説明する。

＜圧電振動片３００の構成＞
図９（ａ）は、圧電振動片３００の平面図である。圧電振動片３００の支持腕１３の先端付近には、支持腕溝部３０１が形成されている。支持腕溝部３０１が形成された領域の支持腕１３の厚さは、基部１１の厚さＤ１よりも薄い。図９（ａ）には、基部１１の厚さＤ１と異なる厚さを有している領域をハッチングで示している。支持腕溝部３０１の大きさは、Ｙ軸方向の長さＬ３が７０〜３００μｍ、Ｘ軸方向の幅Ｗ２が５０〜１００μｍに形成される。

図９（ｂ）は、図９（ａ）のＩ−Ｉ断面における圧電振動片３００の断面図である。圧電振動片３００の支持腕１３の先端付近には、深さがＤ９である支持腕溝部３０１が形成されている。支持腕溝部３０１のＸ軸方向の両端には側壁１９が形成されている。

図９（ｃ）は、図９（ａ）のＪ−Ｊ断面における圧電振動片３００の断面図である。圧電振動片３００に形成された支持腕溝部３０１のＹ軸方向の端部にも側壁１９が形成されている。すなわち支持腕溝部３０１は側壁１９で四方向から囲まれている。

＜圧電デバイス３０００の構成＞
圧電振動片３００は、圧電デバイス３０００に組み込まれて使用される。図１０を参照して、圧電デバイス３０００について説明する。

図１０（ａ）は、＋Ｚ軸方向から−Ｚ軸方向に見たときの圧電デバイス３０００の断面図である。また、図１０（ａ）に示すハッチングは、圧電振動片１００の厚さＤ１と異なる領域を示している。圧電振動片３００は、支持腕溝部３０１がパッケージＰＫのキャビティＣＴに形成されている接続電極ＳＤに接続されることにより固定される。

図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＫ−Ｋ断面における圧電デバイス３０００の断面図である。圧電デバイス３０００はパッケージＰＫとリッドＬＤとが封止材ＦＺにより接着されてキャビティＣＴが形成され、キャビティＣＴには圧電振動片３００が配置される。パッケージＰＫはベースＢＳと側面部ＳＢとにより構成される。また、パッケージＰＫのキャビティＣＴには接続電極ＳＤが形成されている。接続電極ＳＤは、ニッケル―タングステン（Ｎｉ−Ｗ）とＮｉ−Ｗ上に形成された金層（Ａｕ）とにより構成されており、Ｎｉ−Ｗはスクリーン印刷により形成され、金層Ａｕは電界メッキにより形成される。ベースＢＳ内には内部電極ＮＤが形成されており、接続電極ＳＤは内部電極ＮＤを通して外部電極（不図示）に電気的に接続される。

圧電振動片３００の支持腕１３の支持腕溝部３０１と、パッケージＰＫの接続電極ＳＤとは、導電性接着材ＤＳを介して互いに接着される。支持腕１３には支持腕溝部３０１が形成されているため、支持腕溝部３０１が形成されていない場合と比べて導電性接着材ＤＳとの接着領域が広くなる。そのため、圧電振動片３０の接着強度を強めることができる。圧電振動片３０の接着強度を高めるために、側壁１９で囲まれる支持腕溝部３０１の大きさが、パッケージＰＫの接続電極ＳＤの大きさよりも若干大きいことが好ましい。

＜圧電振動片３００の変形例＞
図１１には、圧電振動片３００の変形例を示す。図１１に示すハッチングは、圧電振動片３１０又は圧電振動片３２０の厚さＤ１と異なる領域を示している。

図１１（ａ）は、圧電振動片３１０の平面図である。圧電振動片３１０は、支持腕１３の先端付近に支持腕溝部３０１が形成されており、支持腕溝部３０１以外の部分は支持腕１３のＸ軸方向の幅Ｗ３が支持腕１３の先端付近の幅Ｗ１より短く形成されている。そのため、支持腕１３から振動腕１２に伝わる音響リークを少なくすることができる。

図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＭ−Ｍ断面における圧電振動片３１０の断面図である。支持腕１３の支持腕溝部３０１は、支持腕１３の先端付近に支持腕溝部３０１が形成されている。支持腕溝部３０１以外の場所では、支持腕１３の厚さはＤ１である。

図１１（ｃ）は、圧電振動片３２０の平面図である。圧電振動片３２０は、支持腕１３の厚さが薄く、また、支持腕１３の先端付近に支持腕溝部３０１が形成されている。圧電振動片３０２は、支持腕１３が基部１１よりも薄く形成されることで、支持腕１３のスプリアスの影響を抑えることができる。さらに、支持腕溝部３０１で接続電極ＳＤと接続されることにより、ＣＩ値を下げることができる。

図１１（ｄ）は、図１１（ｃ）のＮ−Ｎ断面における圧電振動片３２０の断面図である。支持腕１３の厚さＤ１０は基部１１の厚さＤ１に比べて薄い。また、支持腕１３の先端付近には、支持腕溝部３０１が形成されている。

以上、本発明の最適な実施例について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において実施例に様々な変更・変形を加えて実施することができる。

１１ 基部
１２ 振動腕、 １３ 支持腕
１４ 錘領域、 １５ 溝領域、 １６ 励振溝部
１７ 電極下地層、 １８ 電極上地層
１９ 側壁
５０ 圧電材ウエハ、 ５１ オリエンテーションフラット
５２ 貫通孔、 ６０ 圧電材ウエハ５０の拡大部
１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、２００、３００、３１０、３２０ 圧電振動片
２０１ 枠体、 ２０２ 接続腕、 ２０３ 電極接続部
３０１ 支持腕溝部
１０００、２０００、３０００ 圧電デバイス
ＡＲ１、ＡＲ２ 厚さ領域
ＢＳ ベース
ＣＤ 導通部
ＣＲ 圧電材
ＣＴ キャビティ
Ｄ１ 振動腕１２（又は基部１１）の厚さ
Ｄ２ 支持腕１３の厚さ
Ｄ３ 励振溝部１６の深さ
Ｄ４ 圧電振動片１１０の支持腕１３の厚さ
Ｄ５ 圧電振動片１２０の支持腕１３の厚さ
Ｄ６ 圧電振動片１３０の支持腕１３の厚さ
Ｄ７ 圧電振動片１４０の側壁１９を除いた支持腕１３の厚さ
Ｄ８ 圧電振動片１５０の支持腕１３の厚さ
Ｄ９ 圧電振動片３００の支持腕溝部の深さ
Ｄ１０ 圧電振動片３２０
ＤＳ 導電性接着材
ＦＺ 封止材
ＧＤ 外部電極
ＨＤ 引出電極
ＬＤ リッド
ＮＤ 内部電極
ＰＫ パッケージ
ＲＤ 励振電極
ＳＤ 接続電極
Ｗ１ 厚さ領域ＡＲ１の幅
Ｗ２ 圧電振動片３００の支持腕溝部３０１の幅
Ｗ３ 圧電振動片３１０の支持腕１３の幅

Claims (9)

1. 圧電材料により形成された基部と、
   第１厚さを有し前記基部から所定方向に一直線に伸びる一対の振動腕と、
   前記一対の振動腕の両外側で前記基部から前記所定方向に一直線に伸び、前記第１厚さと異なる第２厚さの第２厚さ領域を有する一対の支持腕と、
   を備える圧電振動片。
2. 前記一対の支持腕は、前記第２厚さ領域のみで形成されている請求項１に記載の圧電振動片。
3. 前記一対の支持腕は、前記第１厚さの第１厚さ領域と前記第２厚さ領域とにより形成されている請求項１に記載の圧電振動片。
4. 前記振動腕は前記所定方向に一直線に伸びる励振溝部と、前記励振溝部に形成され前記振動腕を励振させる励振電極とを有しており、
   前記支持腕は前記励振電極に接続され前記基部側から前記支持腕の先端側まで伸びる引出電極を有している請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧電振動片。
5. 前記第２厚さ領域の第２厚さは前記第１厚さ領域の第１厚さよりも薄く、前記一対の支持腕は、前記第１厚さから前記第２厚さを形成する側壁を有する支持腕溝部を有し、
   前記支持腕溝部の一部には前記引出電極が形成されている請求項４に記載の圧電振動片。
6. 前記一対の支持腕および前記基部を囲むようにして形成された枠体と、
   前記支持腕の先端側の一部に接続し、前記一対の支持腕と前記枠体とを接続される接続腕と、を備え、
   前記支持腕と前記接続腕と前記枠体とが一体に形成される請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の圧電振動片。
7. プリント基板に実装される圧電デバイスにおいて、
   請求項５に記載の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、
   前記パッケージは、前記プリント基板側に形成される外部電極と、前記キャビティ側に形成され前記外部電極と接続する接続電極とを有し、
   前記支持腕溝部は、前記接続電極の形状に合わせて形成される圧電デバイス。
8. 圧電材料により形成された基部と、第１厚さを有し前記基部から所定方向に一直線に伸びる一対の振動腕と、前記一対の振動腕の両外側で前記基部から前記所定方向に一直線に伸びる一対の支持腕と、を備える圧電振動片の製造方法において、
   前記振動腕に前記第１厚さよりも薄い第２厚さの励振溝部を形成する第１工程と、
   前記支持腕に前記第２厚さの第２厚さ領域を形成する第２工程と、
   を備える圧電振動片の製造方法。
9. 前記第１工程および前記第２工程とは、同時に前記圧電材料をエッチングすることで形成される請求項９に記載の圧電振動片の製造方法。