JP2013146002A - 圧電振動片、圧電振動片の製造方法、圧電デバイス及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】高調波振動モードで効率のよい厚みすべり振動を維持しつつ、小型化を図ることが可能な圧電振動片、この圧電振動片を備えた圧電デバイス及び電子機器の提供。
【解決手段】水晶振動片１は、Ｘ軸とＺ’軸とで規定される平面に平行な面を主面１１，１２とし、Ｙ’軸方向を厚み方向とするＡＴカット水晶基板１０と、ＡＴカット水晶基板１０の両主面１１，１２の振動領域に配置された励振電極１３，１４と、を備え、ＡＴカット水晶基板１０は、長辺がＸ軸方向に沿い、短辺がＺ’軸方向に沿う矩形であり、高調波振動モードで共振する励振部１５と、励振部１５よりも厚みが薄く平面視で励振部１５を囲む外周部１６と、を含み、外周部１６の長辺側の両側面１６ａ，１６ｂは、両主面１１，１２よりも粗面となっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧電振動片、この圧電振動片の製造方法、この圧電振動片を備えた圧電デバイス及び電子機器に関する。

従来、圧電振動片の振動モードにおいて高い周波数を得るためには、一般的に厚みすべり振動モードが用いられている。厚みすべり振動モードにおける基本波振動の周波数（共振周波数）は、圧電振動片の厚みに反比例する。したがって、高い周波数を得るためには、厚みすべり振動モードに対応した薄い圧電振動片を用いればよいことになる。
しかしながら、厚みすべり振動モードに対応した圧電振動片として、例えば、ＡＴカット水晶振動片を用いる場合、周波数が３０ＭＨｚでは、０．０５６ｍｍ程度、１００ＭＨｚでは、０．０１７ｍｍ程度の厚みとなる。このような、薄いＡＴカット水晶振動片を精度及び歩留まりよく加工することは、極めて困難である。
そこで、厚みすべり振動モード（以下、単に厚みすべり振動ともいう）で振動する圧電振動片を、基本波振動ではなく、基本波振動の共振周波数の奇数倍の共振周波数となる高調波振動（オーバートーン）をさせて、厚みを薄くすることなく高い周波数を得る圧電振動片が知られている。

特許文献１には、基本波振動は抑制し、３次高調波振動は抑制しないように、電極（励振電極）が設けられていない振動子板の長手方向の輪郭端面（側面）に、振動抑制部を設けた圧電振動子（以下、圧電振動片という）が開示されている。
また、特許文献２には、長手方向をＺ’軸方向、幅方向をＸ軸方向、厚み方向をＹ’軸方向に設定し、表裏面に励振用の主面電極（励振電極）が形成されたＡＴカットで厚みすべり振動を行う矩形水晶振動子（以下、圧電振動片という）であって、圧電振動片のＸ面（Ｙ’＿Ｚ’面）の表面粗さを、少なくとも他のＺ’面（Ｙ’＿Ｘ面）、Ｙ’面（Ｚ’＿Ｘ面）の表面粗さよりも粗くした構成のオーバートーン圧電振動片が開示されている。

特開平４−３６１２号公報 特開平８−８８５３６号公報

ところで、ＡＴカット水晶振動片の厚みすべり振動は、水晶の異方性に起因した結晶軸方向によって弾性定数が異なることにより、その振動エネルギー分布が楕円状に閉じ込められていることが知られている。一説によれば、この楕円の長軸（Ｘ軸方向）と短軸（Ｚ’軸方向）との比（長軸／短軸）は、１．２６といわれている（特開２００７−１５８４８６号公報参照）。
ここで、上記各特許文献の圧電振動片では、長手方向がＺ’軸方向、幅方向がＸ軸方向となっており、圧電振動片の長手方向と上記楕円の長軸方向とが直交する関係にある。これにより、上記各特許文献の圧電振動片は、小型化が進展していくと、楕円状の振動エネルギー分布が圧電振動片内に収まりきれなくなることで振動エネルギーが漏洩し、効率よく厚みすべり振動できなくなる虞がある。
あるいは、上記圧電振動片は、これを避けるために小型化を図る上で、幅方向（Ｘ軸方向）において楕円状の振動エネルギー分布の長軸が収まる大きさに留めざるを得ない虞がある（換言すれば、小型化が阻害される虞がある）。

また、上記特許文献１の圧電振動片は、振動抑制部として、例えば、エポキシ接着剤などを塗布することから、エポキシ接着剤などが励振用の電極（励振電極）などに付着して周波数を変動させる虞がある。
また、上記各特許文献の圧電振動片は、輪郭端面（Ｘ面）を比較的粗い研磨剤で研磨することから、研磨の際に加わる外力によって圧電振動片の輪郭端面（Ｘ面）にクラックが発生し、割れ、欠けなどの破損に繋がる虞がある。
また、上記各特許文献の圧電振動片は、主面に段差のない平板状であることから、その形状に起因して厚みすべり振動の振動エネルギーが漏洩し易い虞がある。

本発明は、上記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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例にかかる圧電振動片は、水晶の結晶軸である電気軸としてのＸ軸と、機械軸としてのＹ軸と、光学軸としてのＺ軸と、からなる直交座標系の前記Ｘ軸を中心として、前記Ｚ軸を前記Ｙ軸の−Ｙ方向へ回転させた軸をＺ’軸とし、前記Ｙ軸を前記Ｚ軸の＋Ｚ方向へ回転させた軸をＹ’軸としたときに、前記Ｘ軸と前記Ｚ’軸とで規定される平面に平行な面を主面とし、前記Ｙ’軸方向を厚み方向とするＡＴカット水晶基板と、前記ＡＴカット水晶基板の両前記主面の振動領域に配置されている励振電極と、を備え、前記ＡＴカット水晶基板は、長辺が前記Ｘ軸方向に沿い、短辺が前記Ｚ’軸方向に沿う矩形であり、高調波振動モードで共振する励振部と、該励振部よりも厚みが薄く平面視で前記励振部を囲む外周部と、を含み、前記外周部の前記長辺に沿った両側面は、両前記主面よりも粗面となっていることを特徴とする。

これによれば、圧電振動片は、ＡＴカット水晶基板が、長辺がＸ軸方向に沿い、短辺がＺ’軸方向に沿う矩形であり、高調波振動モード（高調波振動と同義）で共振する励振部と、励振部よりも厚みが薄く平面視で励振部を囲む外周部と、を含み、外周部の長辺に沿った両側面が、両主面よりも粗面となっている。
これにより、圧電振動片は、基本波振動モード（基本波振動と同義）における振動エネルギーが、外周部の長辺に沿った両側面から漏洩することで基本波振動が抑制され（減衰し）、相対的に高調波振動（例えば、３次高調波振動、５次高調波振動など）が促進されることとなる。
このことから、圧電振動片は、高調波振動モードで安定的に共振可能となることにより、厚みを薄くすることなく高い周波数（共振周波数）を得ることができる。

また、圧電振動片は、厚みすべり振動における楕円状の振動エネルギー分布の長軸方向と、ＡＴカット水晶基板の長辺方向とが一致することから、効率のよい厚みすべり振動を維持しつつ、従来（例えば、上記各特許文献）の構成よりも小型化を図ることが可能となる。

また、圧電振動片は、外周部の長辺に沿った両側面が、両主面よりも粗面となっていることで、基本波振動が抑制され相対的に高調波振動が促進されることから、従来のような振動抑制部としての、例えば、エポキシ接着剤などの塗布が不要となる。
これにより、圧電振動片は、振動抑制部としてのエポキシ接着剤などの別部材が、励振電極などに付着して周波数を変動させる不具合が発生し得ない。

また、圧電振動片は、ＡＴカット水晶基板が、励振部と、励振部よりも厚みが薄く平面視で励振部を囲む外周部と、を含んでいることから、厚みすべり振動の振動エネルギーを閉じ込める効果を奏することができる。これにより、圧電振動片は、高調波振動モードで効率よく厚みすべり振動することが可能となる。

［適用例２］上記適用例にかかる圧電振動片において、前記励振部は矩形であり、前記励振部の前記Ｘ軸方向に沿う両側面は、両前記主面よりも粗面となっていることが好ましい。

これによれば、圧電振動片は、励振部が矩形であり、励振部のＸ軸方向に沿う両側面が両主面よりも粗面となっていることから、基本波振動モードにおける振動エネルギーが励振部の両側面からも漏洩することで、基本波振動が更に抑制され、相対的に高調波振動が更に促進されることとなる。
この結果、圧電振動片は、高調波振動モードで更に安定して共振可能となることにより、厚みを薄くすることなく高い共振周波数を安定して得ることができる。

［適用例３］上記適用例にかかる圧電振動片において、前記励振部は、前記外周部側から中心に向かうに従って前記外周部の厚みよりも階段状に肉厚になるように設けられていることが好ましい。

これによれば、圧電振動片は、励振部が外周部側から中心に向かうに従って外周部の厚みよりも階段状に肉厚になるように設けられている（多段メサ形状ともいう）ことから、厚みすべり振動の振動エネルギーを閉じ込める効果を更に高めることができる。
これにより、圧電振動片は、高調波振動モードで更に効率よく厚みすべり振動することが可能となる。

［適用例４］本適用例にかかる圧電振動片の製造方法は、長辺がＸ軸方向に沿い、短辺がＺ’軸方向に沿った矩形に形成され、高調波振動モードで共振する励振部と、該励振部よりも厚みが薄く平面視で前記励振部を囲むように形成された外周部と、を含むＡＴカット水晶基板を用意する工程と、前記ＡＴカット水晶基板の前記外周部の前記長辺に沿っている両側面を、エッチングによって、前記励振部の両主面よりも粗面に形成する工程と、を含むことを特徴とする。

これによれば、圧電振動片の製造方法は、ＡＴカット水晶基板の外周部の長辺に沿っている両側面を、エッチングによって、励振部の両主面よりも粗面に形成する工程（化学的加工方法）を含むことから、両側面を粗面に加工する際に、ＡＴカット水晶基板に外力が加わることが殆どない。
これにより、圧電振動片の製造方法は、従来のような、両側面を比較的粗い研磨剤で研磨する方法（機械的加工方法）と比較して、ＡＴカット水晶基板のクラックの発生による割れ、欠けなどの破損を大幅に低減することができる。
この結果、圧電振動片の製造方法は、信頼性の高い圧電振動片を製造し提供することができる。

［適用例５］上記適用例にかかる圧電振動片の製造方法において、前記励振部は矩形であり、前記励振部の前記Ｘ軸方向に沿う両側面を、エッチングによって、前記励振部の両前記主面よりも粗面に形成する工程を更に含むことが好ましい。

これによれば、圧電振動片の製造方法は、ＡＴカット水晶基板の励振部のＸ軸方向に沿う両側面を、エッチングによって、励振部の両主面よりも粗面に形成する工程を更に含むことから、適用例４と同様の効果を奏しつつ、高調波振動モードで更に安定的に共振可能であって、厚みを薄くすることなく高い共振周波数を得ることができる圧電振動片を製造し提供することができる。

［適用例６］本適用例にかかる圧電デバイスは、上記適用例のいずれかに記載の圧電振動片と、前記圧電振動片が収納されている容器と、を備えていることを特徴とする。

これによれば、本構成の圧電デバイスは、上記適用例のいずれかに記載の圧電振動片と、圧電振動片が収納された容器と、を備えていることから、上記適用例のいずれかに記載の効果が反映された圧電デバイスを提供することができる。

［適用例７］上記適用例にかかる圧電デバイスにおいて、前記圧電振動片を駆動する発振回路を更に備えていることが好ましい。

これによれば、圧電デバイスは、圧電振動片を駆動する発振回路を更に備えていることから、上記適用例のいずれかに記載の効果が反映された圧電発振器を提供することができる。

［適用例８］本適用例にかかる電子機器は、上記適用例のいずれかに記載の圧電振動片を備えていることを特徴とする。

これによれば、本構成の電子機器は、上記適用例のいずれかに記載の圧電振動片を備えていることから、上記適用例のいずれかに記載の効果が反映された電子機器を提供することができる。

第１実施形態の水晶振動片の概略構成を示す模式斜視図。 図１の水晶振動片の模式平断面図であり、（ａ）はＹ’軸方向から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図。 水晶振動片の共振特性を示すグラフであり、（ａ）は本実施形態の水晶振動片の共振特性を示すグラフ、（ｂ）は従来技術の水晶振動片の共振特性を示すグラフ。 水晶振動片の製造工程の一例を示すフローチャート。 （ａ）〜（ｅ）は、水晶振動片の各主要製造工程を説明する模式断面図。 （ｆ）〜（ｈ）は、水晶振動片の各主要製造工程を説明する模式断面図。 第１実施形態の変形例の水晶振動片の概略構成を示す模式斜視図。 図７の水晶振動片の模式平断面図であり、（ａ）はＹ’軸方向から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図。 第２実施形態の水晶振動子の概略構成を示す模式図であり、（ａ）はリッド側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図。 第３実施形態の水晶発振器の概略構成を示す模式図であり、（ａ）はリッド側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図。 第４実施形態の携帯電話を示す模式斜視図。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
最初に、圧電振動片の一例としての水晶振動片について説明する。
図１は、第１実施形態の水晶振動片の概略構成を示す模式斜視図である。図２は、図１の水晶振動片の模式平断面図であり、図２（ａ）は、Ｙ’軸方向から見た平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線での断面図、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図である。なお、分かり易くするために、各構成要素の寸法比率は実際と異なる。

図１、図２に示すように、水晶振動片１は、水晶の結晶軸である電気軸としてのＸ軸と、機械軸としてのＹ軸と、光学軸としてのＺ軸と、からなる直交座標系のＸ軸を中心として、Ｚ軸をＹ軸の−（マイナス）Ｙ方向へ回転させた軸をＺ’軸とし、Ｙ軸をＺ軸の＋（プラス）Ｚ方向へ回転させた軸をＹ’軸としたときに、Ｘ軸とＺ’軸とで規定される平面に平行な面を主面１１，１２とし、Ｙ’軸方向を厚み方向とするように水晶の原石などから切り出されたＡＴカット水晶基板１０と、ＡＴカット水晶基板１０の両主面１１，１２の振動領域のそれぞれに、平面視で互いに重なるように配置された略矩形の励振電極１３，１４と、を備えている。

ＡＴカット水晶基板１０は、長辺がＸ軸方向に沿い（Ｘ軸方向に平行で）、短辺がＺ’軸方向に沿った（Ｚ’軸方向に平行な）矩形（長方形）に形成されている。そして、ＡＴカット水晶基板１０は、矩形の励振部１５と、励振部１５よりも厚みが薄く、平面視で励振部１５を囲む四角い枠状の外周部１６と、を一体で含んでいる。
ＡＴカット水晶基板１０の励振部１５は、通常の基本波振動モードによる厚みすべり振動が抑制され、主に高調波振動モード（例えば、３次高調波振動モード、５次高調波振動モードなど）による厚みすべり振動で共振するように構成されている。
具体的には、ＡＴカット水晶基板１０の外周部１６のＸ軸方向に沿う長辺に沿った両側面１６ａ，１６ｂが、両主面１１，１２よりも粗面となるように形成されている。ここで、主面１１，１２は、励振部１５及び外周部１６のＹ’軸と直交する面を含むものとする。

なお、両側面１６ａ，１６ｂが両主面１１，１２よりも粗面となるように形成する方法としては、例えば、両側面１６ａ，１６ｂを、エッチングレートを通常より遅くしてウエットエッチングする方法が挙げられる（製造方法の詳細は後述する）。

水晶振動片１は、ＡＴカット水晶基板１０の外周部１６の−Ｘ側の端部に、励振電極１３，１４から引き出された引き出し電極１３ａ，１４ａが形成されている。
引き出し電極１３ａは、励振部１５の主面１１に設けられた励振電極１３から、ＡＴカット水晶基板１０の長辺方向（Ｘ軸方向）に沿って外周部１６の−Ｘ側の端部に引き出され、端部の側面に沿って外周部１６の主面１２に回り込み、励振電極１４の近傍まで延在している。
引き出し電極１４ａは、励振部１５の主面１２に設けられた励振電極１４から、ＡＴカット水晶基板１０の長辺方向に沿って外周部１６の−Ｘ側の端部に引き出され、端部の側面に沿って外周部１６の主面１１に回り込み、励振電極１３の近傍まで延在している。
励振電極１３，１４及び引き出し電極１３ａ，１４ａは、例えば、Ｃｒ（クロム）を下地層とし、その上にＡｕ（金）が積層された構成の金属被膜となっている。

上述したように、第１実施形態の水晶振動片１は、ＡＴカット水晶基板１０が、長辺がＸ軸方向に沿い、短辺がＺ’軸方向に沿う矩形であり、高調波振動モードで共振する矩形の励振部１５と、励振部１５よりも厚みが薄く平面視で励振部１５を囲む外周部１６と、を含み、外周部１６のＸ軸方向に沿う長辺に沿った両側面１６ａ，１６ｂが、両主面１１，１２よりも粗面となっている。

これにより、水晶振動片１は、基本波振動モードにおける振動エネルギーが、両側面１６ａ，１６ｂから内側に反射し難くなり、外部に漏洩する（換言すれば、両側面１６ａ，１６ｂで吸収される）ことで基本波振動が抑制される（減衰する）。他方で、水晶振動片１は、高調波振動モードにおける振動エネルギーが両側面１６ａ，１６ｂから内側に反射し、外部に漏洩し難いことによって相対的に高調波振動（例えば、３次高調波振動、５次高調波振動など）が促進されることとなる。

これについて、図を用いて詳述する。
図３は、水晶振動片の共振特性を示すグラフである。図３（ａ）は、本実施形態の水晶振動片（側面が粗面）の共振特性を示すグラフであり、図３（ｂ）は、従来技術（側面が粗面ではない）の水晶振動片の共振特性を示すグラフである。
なお、図３の横軸は、周波数（ＭＨｚ）を表し、図３の縦軸は、アドミッタンス（１／Ｚ）（インピーダンスの逆数、電流の流れ易さを示す値）を表す。

図３に示すように、図３（ａ）の本実施形態の水晶振動片１は、図３（ｂ）の従来技術の水晶振動片と比較して、基本波振動のアドミッタンスの振れ幅が小さくなり、共振強度が弱くなることにより基本波振動の共振が抑制され、３次高調波振動及び５次高調波振動のアドミッタンスの振れ幅が変わらず、共振強度が維持されることにより、相対的に３次高調波振動及び５次高調波振動（高調波振動）の共振が促進されている。
このことから、水晶振動片１は、高調波振動モードの厚みすべり振動で安定的に共振可能となることにより、厚みを薄くすることなく高い周波数（共振周波数）を得ることができる。

また、水晶振動片１は、厚みすべり振動における楕円状の振動エネルギー分布の長軸方向（Ｘ軸方向）と、ＡＴカット水晶基板１０の長辺方向（Ｘ軸方向）とが一致することから、効率のよい厚みすべり振動を維持しつつ、従来（前述の各特許文献）の構成よりも小型化を図ることが可能となる。

また、水晶振動片１は、外周部１６のＸ軸方向に沿う長辺に沿った両側面１６ａ，１６ｂが、両主面１１，１２よりも粗面となっていることで、基本波振動が抑制され相対的に高調波振動が促進されることから、従来のような振動抑制部としての、例えば、エポキシ接着剤などの塗布が不要となる。
これにより、水晶振動片１は、従来のような振動抑制部としてのエポキシ接着剤などの別部材が、励振電極１３，１４（励振部１５）などに付着して周波数を変動させる不具合が発生し得ない。

また、水晶振動片１は、ＡＴカット水晶基板１０が、励振部１５と、励振部１５よりも厚みが薄く平面視で励振部１５を囲む外周部１６と、を含んでいることから、厚みすべり振動の振動エネルギーをＡＴカット水晶基板１０の内部に閉じ込める効果を奏することができる。これにより、水晶振動片１は、高調波振動モードで効率よく厚みすべり振動することが可能となる。

次に、水晶振動片１の製造方法の一例について説明する。
図４は、水晶振動片の製造工程の一例を示すフローチャートである。図５（ａ）〜（ｅ）、図６（ｆ）〜（ｈ）は、水晶振動片の各主要製造工程を説明する模式断面図である。なお、図５、図６の断面方向は、図２（ｃ）と同方向である。

図４に示すように、水晶振動片１の製造方法は、ＡＴカット水晶ウエハー準備工程と、第１エッチング工程と、第２エッチング工程と、電極形成工程と、分割工程と、を含んでいる。なお、ここでは、便宜上、水晶のエッチング異方性に伴う側面の傾斜などについては無いものとして説明する。

［ＡＴカット水晶ウエハー準備工程］
まず、図５（ａ）に示すように、後に上述したＡＴカット水晶基板１０となるＡＴカット水晶ウエハー１１０を用意する。
ＡＴカット水晶ウエハー１１０は、水晶の原石などからＸ軸とＺ’軸とで規定される平面に平行な面を主面１１，１２とし、Ｙ’軸方向を厚み方向とするように切り出され、ラッピング加工（研磨）により主面１１，１２が平滑面（鏡面）に仕上げられた、例えば、略矩形または略円形の平板である。
ＡＴカット水晶ウエハー１１０は、ＡＴカット水晶基板１０が複数個（数個〜数百個）取り可能なサイズとなっている。

［第１エッチング工程］
ついで、図５（ｂ）に示すように、レジスト２００を塗布し、フォトリソグラフィー法などを用いて、ＡＴカット水晶基板１０の外形形状に合わせてレジスト２００をパターニングする。この際、個々のＡＴカット水晶基板１０を、個片に分割されるまで支持するフレーム部１１０ａの形状も併せてパターニングする。
なお、個々のＡＴカット水晶基板１０は、図示しないＺ’軸方向に延びる側面の一部が、ＡＴカット水晶基板１０を囲むフレーム部１１０ａに、例えば、Ｘ軸方向に延びる梁状の接続部で接続されることにより、フレーム部１１０ａに支持されるように形成される。

ついで、図５（ｃ）に示すように、ＡＴカット水晶ウエハー１１０をフッ酸またはフッ酸とフッ化アンモニウムとの混合液などのエッチング液が貯留されているエッチング槽に浸漬し、ウエットエッチングする。
これにより、ＡＴカット水晶基板１０の長辺に沿った両側面１６ａ，１６ｂを含んだ最外形形状が形成される。

ついで、図５（ｄ）に示すように、一旦、レジスト２００を剥離した後、レジスト２０１を塗布し、フォトリソグラフィー法などを用いて、ＡＴカット水晶基板１０の励振部１５の外形形状に合わせてレジスト２０１をパターニングする。
ついで、図５（ｅ）に示すように、ＡＴカット水晶ウエハー１１０をエッチング液が貯留されているエッチング槽に浸漬し、ウエットエッチングする。
これにより、ＡＴカット水晶基板１０の励振部１５、外周部１６の外形形状が形成される。

［第２エッチング工程］
ついで、図６（ｆ）に示すように、一旦、レジスト２０１を剥離した後、レジスト２０２を塗布し、フォトリソグラフィー法などを用いて、ＡＴカット水晶基板１０の外周部１６の側面１６ａ，１６ｂが露出するようにレジスト２０２をパターニングする。
ついで、ＡＴカット水晶ウエハー１１０を、エッチング液が貯留されているエッチング槽に浸漬し、ＡＴカット水晶基板１０の外周部１６の側面１６ａ，１６ｂをウエットエッチングする。

この際、エッチング液の濃度を第１エッチング工程の半分程度にしたり、エッチング液の温度を第１エッチング工程よりも下げたりすることにより、エッチングレートを第１エッチング工程よりも遅くする（例えば、第１エッチング工程の半分程度）。
これにより、ＡＴカット水晶基板１０の外周部１６の側面１６ａ，１６ｂの粗さ（面粗さ）を、主面１１，１２の粗さよりも粗くする（粗面にする）。この第２エッチング工程により、外周部１６の側面１６ａ，１６ｂは、表面に形成された凹凸で光が乱反射し白濁して見えるようになる。
ついで、レジスト２０２を剥離する。

［電極形成工程］
ついで、図６（ｇ）に示すように、主面１１，１２などにＣｒ（クロム）及びＡｕ（金）をこの順で、蒸着法、スパッタリング法などを用いて成膜後、レジストを塗布しフォトリソグラフィー法などを用いてレジストをパターニングし、ウエットエッチングすることにより励振電極１３，１４、及び、ここでは図示しない引き出し電極１３ａ，１４ａを形成する。この際、当然のことながらＡＴカット水晶ウエハー１１０（ＡＴカット水晶基板１０の外周部１６の側面１６ａ，１６ｂ）がエッチングされ難いエッチング液を用いる。

［分割工程］
ついで、図６（ｈ）に示すように、個々のＡＴカット水晶基板１０を、ＡＴカット水晶ウエハー１１０のフレーム部１１０ａから折り取るなどして分割することによって個片化する。

このように、水晶振動片１の製造方法によれば、上記の各製造工程などを経ることにより、図１、図２に示すような水晶振動片１を得ることができる。
なお、上記レジスト２００，２０１，２０２の代わりに、Ｃｒ（クロム）膜及びＡｕ（金）膜を用いてもよい。

上述したように、水晶振動片１の製造方法は、ＡＴカット水晶基板１０の外周部１６のＸ軸方向に沿う長辺に沿っている両側面１６ａ，１６ｂを、ウエットエッチングによって、励振部１５（外周部１６）の両主面１１，１２よりも粗面に形成する第２エッチング工程を含む。
このことから、水晶振動片１の製造方法は、外周部１６の両側面１６ａ，１６ｂを粗面に加工する際に、化学的加工方法を用いることにより、ＡＴカット水晶基板１０に外力（外部からの機械的な力）が加わることが殆どない。
これにより、水晶振動片１の製造方法は、従来のような、両側面１６ａ，１６ｂを比較的粗い研磨剤を用いて外力を加えて研磨する方法（機械的加工方法）と比較して、ＡＴカット水晶基板１０のクラックの発生による割れ、欠けなどの破損を大幅に低減することができる。
この結果、水晶振動片１の製造方法は、信頼性の高い水晶振動片１を製造し提供することができる。

なお、水晶振動片１は、外周部１６の両側面１６ａ，１６ｂに加えて、励振部１５のＸ軸方向に沿う両側面１５ａ，１５ｂが、両主面１１，１２よりも粗面となっていてもよい。
これによれば、水晶振動片１は、励振部１５のＸ軸方向に沿う両側面１５ａ，１５ｂが両主面１１，１２よりも粗面となっていることから、基本波振動モードにおける振動エネルギーが励振部１５の両側面１５ａ，１５ｂからも漏洩することで、基本波振動が更に抑制され、相対的に高調波振動が更に促進されることとなる。
この結果、水晶振動片１は、高調波振動モードの厚みすべり振動で更に安定して共振可能となることにより、厚みを薄くすることなく高い共振周波数を安定して得ることができる。

なお、上記両側面１５ａ，１５ｂを両主面１１，１２よりも粗面にするには、水晶振動片１の製造方法の［第２エッチング工程］（図６（ｆ）参照）において、レジスト２０２のパターニングの際に、励振部１５の両側面１５ａ，１５ｂが露出するようにパターニングすればよい。
これにより、水晶振動片１の製造方法は、励振部１５の両側面１５ａ，１５ｂを、ウエットエッチングによって、励振部１５の両主面１１，１２よりも粗面に形成することが可能となる。

これによれば、水晶振動片１の製造方法は、ＡＴカット水晶基板１０の励振部１５のＸ軸方向に沿う両側面１５ａ，１５ｂを、ウエットエッチングによって、励振部１５の両主面１１，１２よりも粗面に形成する工程を更に含む。
このことから、水晶振動片１の製造方法は、ＡＴカット水晶基板１０のクラックの発生による割れ、欠けなどの破損を大幅に低減しつつ、高調波振動モードの厚みすべり振動で更に安定的に共振可能であって、厚みを薄くすることなく高い共振周波数を安定して得ることができる水晶振動片１を製造し提供することができる。

（変形例）
次に、第１実施形態の変形例について説明する。
図７は、第１実施形態の変形例の水晶振動片の概略構成を示す模式斜視図である。図８は、図７の水晶振動片の模式平断面図であり、図８（ａ）は、Ｙ’軸方向から見た平面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ−Ａ線での断面図、図８（ｃ）は、図８（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図である。なお、第１実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図７、図８に示すように、変形例の水晶振動片２は、第１実施形態と比較して、ＡＴカット水晶基板１０の励振部１５の構成が異なる。
水晶振動片２の励振部１５は、外周部１６側から中心に向かうに従って外周部１６の厚みよりも階段状（ここでは、２段の階段状）に肉厚になるように設けられている。

これによれば、水晶振動片２は、励振部１５が外周部１６側から中心に向かうに従って外周部１６の厚みよりも階段状に肉厚になるように設けられている（多段メサ形状）ことから、厚みすべり振動の振動エネルギーを閉じ込める効果を、第１実施形態と比較して更に高めることができる。
これにより、水晶振動片２は、高調波振動モードで更に効率よく厚みすべり振動することが可能となる。

なお、水晶振動片２は、外周部１６の両側面１６ａ，１６ｂに加えて、励振部１５のＸ軸方向に沿う両側面１５ａ（１），１５ａ（２），１５ｂ（１），１５ｂ（２）が、両主面１１，１２よりも粗面となっていてもよい。
これによれば、水晶振動片２は、励振部１５のＸ軸方向に沿う両側面１５ａ（１），１５ａ（２），１５ｂ（１），１５ｂ（２）が、両主面１１，１２よりも粗面となっていることから、基本波振動モードにおける振動エネルギーが励振部１５の両側面１５ａ（１），１５ａ（２），１５ｂ（１），１５ｂ（２）からも漏洩することで、基本波振動が更に抑制され、相対的に高調波振動が更に促進されることとなる。
この結果、水晶振動片２は、高調波振動モードの厚みすべり振動で更に安定して共振可能となることにより、厚みを薄くすることなく高い共振周波数を更に安定して得ることができる。

なお、水晶振動片２の製造方法は、第１実施形態に準ずるので説明は省略する。
また、水晶振動片２の励振部１５は、３段以上の階段状に設けられていてもよい。これによれば、水晶振動片２は、厚みすべり振動の振動エネルギーを閉じ込める効果を、励振部１５が２段の階段状の場合と比較して、更に高めることができる。

（第２実施形態）
次に、上述した圧電振動片としての水晶振動片と、水晶振動片が収納された容器としてのパッケージと、を備えている圧電デバイスの一例としての水晶振動子について説明する。

図９は、第２実施形態の水晶振動子の概略構成を示す模式図である。図９（ａ）は、リッド側から見た平面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ−Ａ線での断面図である。なお、平面図では、リッドを省略してある。また、上記第１実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、上記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図９に示すように、水晶振動子５は、上記第１実施形態の水晶振動片１または変形例の水晶振動片２のいずれか（ここでは、水晶振動片１）と、水晶振動片１が収納されたパッケージ２０と、を備えている。
パッケージ２０は、平面形状が略矩形で凹部２２が設けられたパッケージベース２１と、パッケージベース２１の凹部２２を覆う平板状のリッド（蓋）２３と、を備え、略直方体形状に形成されている。

パッケージベース２１には、セラミックグリーンシートを成形して積層し焼成した酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、炭化珪素質焼結体、ガラスセラミックス焼結体などのセラミックス系の絶縁性材料、水晶、ガラス、シリコン（高抵抗シリコン）などが用いられている。
リッド２３には、パッケージベース２１と同材料、または、コバール、４２アロイ、ステンレス鋼などの金属が用いられている。

パッケージベース２１の凹部２２内の段部２２ａには、水晶振動片１の引き出し電極１３ａ，１４ａに対向する位置に、内部端子２４ａ，２４ｂが設けられている。
水晶振動片１は、引き出し電極１３ａ，１４ａが、金属フィラーなどの導電性物質が混合された、エポキシ系、シリコーン系、ポリイミド系などの導電性接着剤３０を介して内部端子２４ａ，２４ｂに接合されている。

パッケージベース２１の凹部２２とは反対側の外底面２５（外側の底面）には、矩形状の電極端子２６ａ，２６ｂが設けられている。
電極端子２６ａ，２６ｂは、図示しない内部配線により水晶振動片１の引き出し電極１３ａ，１４ａに接合された内部端子２４ａ，２４ｂと電気的に接続されている。詳述すると、例えば、電極端子２６ａが内部端子２４ａと電気的に接続され、電極端子２６ｂが内部端子２４ｂと電気的に接続されている。
なお、内部端子２４ａ，２４ｂ、電極端子２６ａ，２６ｂは、例えば、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）などのメタライズ層にＮｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）などの各被膜をメッキなどにより積層した金属被膜からなる。

水晶振動子５は、水晶振動片１がパッケージベース２１の内部端子２４ａ，２４ｂに接合された状態で、パッケージベース２１の凹部２２がリッド２３により覆われ、パッケージベース２１とリッド２３とがシームリング、低融点ガラス、接着剤などの接合部材２７で接合されることにより、パッケージベース２１の凹部２２が気密に封止されている。
なお、パッケージベース２１の気密に封止された凹部２２内は、減圧された真空状態（真空度の高い状態）または窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスが充填された状態となっている。

なお、パッケージは、平板状のパッケージベースと凹部を有するリッドなどから構成されていてもよい。また、パッケージは、パッケージベース及びリッドの両方に凹部を有していてもよい。

水晶振動子５は、例えば、電子機器のＩＣチップ内に集積化された発振回路から、電極端子２６ａ，２６ｂを経由して印加される駆動信号によって、水晶振動片１が厚みすべり振動を高調波振動モードで励振されて所定の周波数で共振（発振）し、電極端子２６ａ，２６ｂから共振信号（発振信号）を出力する。

上述したように、第２実施形態の水晶振動子５は、水晶振動片１と、水晶振動片１が収納されたパッケージ２０と、を備えていることから、第１実施形態に記載の効果が反映された圧電デバイスとしての水晶振動子を提供することができる。
なお、水晶振動子５は、水晶振動片１に代えて、水晶振動片２を用いても、上記と同様の効果、及び水晶振動片２特有の効果が反映された水晶振動子を提供することができる。

（第３実施形態）
次に、上述した圧電振動片としての水晶振動片と、水晶振動片が収納された容器としてのパッケージと、水晶振動片を駆動する発振回路と、を備えている圧電デバイスの一例としての水晶発振器について説明する。

図１０は、第３実施形態の水晶発振器の概略構成を示す模式図である。図１０（ａ）は、リッド側から見た平面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＡ−Ａ線での断面図である。なお、平面図では、リッドを省略してある。また、上記第１実施形態及び第２実施形態との共通部分には、同一符号を付して詳細な説明を省略し、上記第１実施形態及び第２実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図１０に示すように、水晶発振器６は、上記第１実施形態の水晶振動片１または変形例の水晶振動片２のいずれか（ここでは、水晶振動片１）と、水晶振動片１を駆動する（発振させる）発振回路としてのＩＣチップ４０と、水晶振動片１及びＩＣチップ４０が収納されたパッケージ２０と、を備えている。

パッケージベース２１の凹部２２の底部には、凹状に形成されたＩＣチップ４０の収納部２２ｂが設けられている。発振回路を内蔵するＩＣチップ４０は、パッケージベース２１の収納部２２ｂの底面に、図示しない接着剤などを用いて固定されている。
ＩＣチップ４０は、図示しない接続パッドが、Ａｕ（金）、Ａｌ（アルミニウム）などの金属ワイヤー４１により収納部２２ｂ内の内部接続端子２２ｃと電気的に接続されている。

内部接続端子２２ｃは、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）などのメタライズ層にＮｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）などの各被膜をメッキなどにより積層した金属被膜からなり、図示しない内部配線を経由して、パッケージ２０の電極端子２６ａ，２６ｂ、内部端子２４ａ，２４ｂなどと電気的に接続されている。
なお、ＩＣチップ４０の接続パッドと内部接続端子２２ｃとの接続には、金属ワイヤー４１を用いたワイヤーボンディングによる接続方法以外に、ＩＣチップ４０を反転させてのフリップチップ実装による接続方法などを用いてもよい。

水晶発振器６は、ＩＣチップ４０から内部接続端子２２ｃ、内部端子２４ａ，２４ｂ、などを経由して印加される駆動信号によって、水晶振動片１が厚みすべり振動を高調波振動モードで励振されて所定の周波数で共振（発振）する。
そして、水晶発振器６は、この発振に伴って生じる発振信号をＩＣチップ４０、電極端子２６ａ，２６ｂ、その他の電極端子などを経由して外部に出力する。

上述したように、第３実施形態の水晶発振器６は、水晶振動片１と、水晶振動片１を駆動するＩＣチップ４０と、水晶振動片１及びＩＣチップ４０が収納されたパッケージ２０と、を備えていることから、第１実施形態に記載の効果が反映された圧電デバイスとしての水晶発振器を提供することができる。
なお、水晶発振器６は、水晶振動片１に代えて、水晶振動片２を用いても、上記と同様の効果、及び水晶振動片２特有の効果が反映された水晶発振器を提供することができる。
なお、水晶発振器６は、ＩＣチップ４０をパッケージ２０に内蔵ではなく、外付けした構成のモジュール構造（例えば、１つの基板上に水晶振動子及びＩＣチップが個別に搭載されている構造）としてもよい。

（第４実施形態）
次に、上述した圧電振動片としての水晶振動片を備えている電子機器として、携帯電話を一例に挙げて説明する。
図１１は、第４実施形態の携帯電話を示す模式斜視図である。
携帯電話７００は、上記第１実施形態の水晶振動片１または変形例の水晶振動片２を備えた携帯電話である。
図１１に示す携帯電話７００は、上述した水晶振動片（１または２）を、例えば、基準クロック発振源などのタイミングデバイスとして用い、更に液晶表示装置７０１、複数の操作ボタン７０２、受話口７０３、及び送話口７０４を備えて構成されている。なお、携帯電話７００の形態は、図示のタイプに限定されるものではなく、いわゆるスマートフォンタイプでもよい。

上述した水晶振動片は、上記携帯電話７００のような携帯電話に限らず、電子ブック、パーソナルコンピューター、テレビ、デジタルスチールカメラ、ビデオカメラ、ビデオレコーダー、ナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器などのタイミングデバイスとして好適に用いることができ、いずれの場合にも上記第１実施形態及び変形例で説明した効果が反映された電子機器を提供することができる。

１，２…圧電振動片としての水晶振動片、５…圧電デバイスとしての水晶振動子、６…圧電デバイスとしての水晶発振器、１０…ＡＴカット水晶基板、１１，１２…主面、１３，１４…励振電極、１３ａ，１４ａ…引き出し電極、１５…励振部、１５ａ，１５ａ（１），１５ａ（２），１５ｂ，１５ｂ（１），１５ｂ（２）…側面、１６…外周部、１６ａ，１６ｂ…側面、２０…容器としてのパッケージ、２１…パッケージベース、２２…凹部、２２ａ…段部、２２ｂ…収納部、２２ｃ…内部接続端子、２３…リッド、２４ａ，２４ｂ…内部端子、２５…外底面、２６ａ，２６ｂ…電極端子、２７…接合部材、３０…導電性接着剤、４０…発振回路としてのＩＣチップ、４１…金属ワイヤー、１１０…ＡＴカット水晶ウエハー、１１０ａ…フレーム部、２００，２０１，２０２…レジスト、７００…携帯電話、７０１…液晶表示装置、７０２…操作ボタン、７０３…受話口、７０４…送話口。

Claims (8)

1. 水晶の結晶軸である電気軸としてのＸ軸と、機械軸としてのＹ軸と、光学軸としてのＺ軸と、からなる直交座標系の前記Ｘ軸を中心として、前記Ｚ軸を前記Ｙ軸の−Ｙ方向へ回転させた軸をＺ’軸とし、前記Ｙ軸を前記Ｚ軸の＋Ｚ方向へ回転させた軸をＹ’軸としたときに、前記Ｘ軸と前記Ｚ’軸とで規定される平面に平行な面を主面とし、前記Ｙ’軸方向を厚み方向とするＡＴカット水晶基板と、
   前記ＡＴカット水晶基板の両前記主面の振動領域に配置されている励振電極と、を備え、
   前記ＡＴカット水晶基板は、長辺が前記Ｘ軸方向に沿い、短辺が前記Ｚ’軸方向に沿う矩形であり、
   高調波振動モードで共振する励振部と、該励振部よりも厚みが薄く平面視で前記励振部を囲む外周部と、を含み、
   前記外周部の前記長辺に沿った両側面は、両前記主面よりも粗面となっていることを特徴とする圧電振動片。
2. 前記励振部は矩形であり、
   前記励振部の前記Ｘ軸方向に沿う両側面は、両前記主面よりも粗面となっていることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動片。
3. 前記励振部は、前記外周部側から中心に向かうに従って前記外周部の厚みよりも階段状に肉厚になるように設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の圧電振動片。
4. 長辺がＸ軸方向に沿い、短辺がＺ’軸方向に沿った矩形に形成され、高調波振動モードで共振する励振部と、該励振部よりも厚みが薄く平面視で前記励振部を囲むように形成された外周部と、を含むＡＴカット水晶基板を用意する工程と、
   前記ＡＴカット水晶基板の前記外周部の前記長辺に沿っている両側面を、エッチングによって、前記励振部の両主面よりも粗面に形成する工程と、
   を含むことを特徴とする圧電振動片の製造方法。
5. 前記励振部は矩形であり、
   前記励振部の前記Ｘ軸方向に沿う両側面を、エッチングによって、前記励振部の両前記主面よりも粗面に形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項４に記載の圧電振動片の製造方法。
6. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の圧電振動片と、
   前記圧電振動片が収納されている容器と、
   を備えていることを特徴とする圧電デバイス。
7. 前記圧電振動片を駆動する発振回路を更に備えていることを特徴とする請求項６に記載の圧電デバイス。
8. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の圧電振動片を備えていることを特徴とする電子機器。

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