JP2013197620A - 振動片の製造方法、振動子の製造方法、振動子、発振器および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】振動部の有効振動領域の幅を簡単かつ正確に計測でき、振動特性の管理が容易な振動片の製造方法を提供すること。
【解決手段】振動片の製造方法は、ＡＴカットの水晶基板３０を用意する第１工程と、水晶基板３０の＋Ｙ’軸側の主面に第１マスクＭ１を配置し、−Ｙ’軸側の主面に第１マスクＭ１に対して＋Ｚ’軸側にずれた位置となるように第２マスクＭ２を配置し、第１、第２マスクＭ１、Ｍ２を介して水晶基板３０をエッチングすることによって、水晶基板３０に＋Ｙ’軸側に突出した第１凸部３５および−Ｙ’軸側に突出した第２凸部３７を含む振動部３１と、振動部３１の外縁に沿って配置された振動部３１の厚みよりも厚みの薄い薄肉部３２とを含むメサ型基板を形成する工程と、メサ型基板に導体パターンを形成する工程と、を含む。
【選択図】図６

Description

本発明は、振動片の製造方法、振動子の製造方法、振動子、発振器および電子機器に関するものである。

従来から、水晶を用いた振動片（振動子や発信器）が知られている。このような振動片は、周波数温度特性が優れていることより、種々の電子機器の基準周波数源や発振源などとして広く用いられている。特に、ＡＴカットと呼ばれるカット角で切り出された水晶基板を用いた振動片は、周波数温度特性が３次曲線を呈するため、携帯電話等の移動体通信機器などにも広く利用されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示されているように、ＡＴカットの水晶基板を用いた振動片として、バイ・メサ型とよばれるものが公知である。バイ・メサ型とは、厚肉の振動部と、振動部の周縁に沿って設けられ、前記振動部の厚みよりも薄い薄肉部とを有し、前記振動部が前記薄肉部から＋Ｙ’軸側に突出する第１凸部と、−Ｙ’軸側に突出する第２凸部とを有している形状を言う。このような形状は、振動部に振動を効率的に閉じ込めることができるため、優れた振動特性が得られるという利点を有している。
ここで、バイ・メサ型の水晶基板を形成する方法としては、たとえば、板状の水晶基板をフォトリソグラフィー技法とエッチング技法によりパターニングする方法が挙げられる。

具体的には、まず、ＡＴカットで切り出された板状の水晶基板を用意し、その一方の面に第１凸部に対応する第１マスクを形成するとともに、他方の面に第２凸部に対応する第２マスクを形成する。なお、第１、第２マスクは、互いに同じ形状とし、その輪郭が互いに重なり合うように形成する。次いで、これら第１、第２マスクを介して水晶基板をその両面側からエッチングすることにより、第１、第２凸部を有する振動部と、その周囲に位置する周縁部とを有する水晶基板を形成する。次いで、得られた水晶基板の表面に電極を形成することにより水晶振動片が得られる。

ここで、水晶基板のエッチング工程にて、第１マスクおよび第２マスクの相対的なズレが生じる場合があり、そのずれ方によっては、図１４に示す形状の水晶振動片が製造される。なお、水晶の結晶面に起因して、第１凸部５１の＋Ｚ’軸側の側面５１２が主面５１１に対してほぼ垂直な面となり、−Ｚ’軸側の側面５１３が主面５１１に対して傾斜した面となる。また、第２凸部５２の−Ｚ’軸側の側面５２２が主面５２１に対してほぼ垂直な面となり、＋Ｚ’軸側の側面５２３が主面５２１に対して傾斜した面となる。

ここで、水晶振動片の振動特性（品質）を管理する上で、メサ部の有効振動領域５３の幅（Ｚ’軸方向における長さ）が重要であるため、この幅を求めて管理する必要がある。なお、有効振動領域５３とは、第１凸部５１の主面５１１と第２凸部５２の主面５２１とが重なり合う領域を言う。
図１４に示す形状にて有効振動領域５３の幅Ｗ１’を求めるには、種々の方法があるが、比較的簡単な方法として、例えば、水晶振動片の全幅Ｗ２’と、第１凸部５１の主面５１１の−Ｚ’軸側の端Ａ２’と水晶振動片の−Ｚ’軸側の端Ｂ２’との離間距離Ｌ１’と、第２凸部５２の主面５２１の＋Ｚ’軸側の端Ａ４’と水晶振動片の＋Ｚ’軸側の端Ｂ１’との離間距離Ｌ２とを求め、Ｗ１’＝Ｗ２’−（Ｌ１’＋Ｌ２’）なる公式に代入することにより、有効振動領域５３の幅Ｗ１’を求めることができる。

しかしながら、図１４に示す構成では、Ｌ１、Ｌ２を正確に計測することができないという問題がある。すなわち、Ｌ１を計測する場合、水晶振動片を＋Ｙ’側から観察し、第１凸部５１の主面５１１の端Ａ２’を特定する必要がある。しかし、端Ａ２’のすぐ脇には、第１凸部５１の側面５１３と周縁部との境界Ｃ３’が位置するため、互いに平行な２本の境界線が極めて近くに見え、これらが一体的に観察されたりし、端Ａ２’を正確に特定することができない。そのため、Ｌ１を正確に計測することができない。Ｌ２の計側についても同様である。
以上のように、従来の水晶振動片の製造方法では、有効振動領域の幅を正確に計測できず、振動特性（品質）の管理が困難な水晶振動片が製造されてしまうという問題があった。

特開２０１０−１４７６２５号公報 特開２００８−０６７３４５号公報

本発明の目的は、振動部の有効振動領域の幅を簡単かつ正確に計測でき、振動特性の管理が容易な振動片の製造方法、振動特性の管理が容易な振動子の製造方法、また、この振動片を備える信頼性に優れた振動子、発振器および電子機器を提供することにある。

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、以下の適用例として実現することが可能である。
［適用例１］
本発明の振動片の製造方法は、回転Ｙカットの水晶基板を用意する工程と、
前記水晶基板の＋Ｙ’軸側の主面に第１マスクを配置し、−Ｙ’軸側の主面に前記第１マスクに対して＋Ｚ’軸側にずれた位置となるように第２マスクを配置し、前記第１マスクおよび前記第２マスクを介して前記水晶基板をエッチングすることによって、前記水晶基板に＋Ｙ’軸側に突出した第１凸部および−Ｙ’軸側に突出した第２凸部を含む振動部と、前記振動部の外縁に沿って配置された前記振動部の厚みよりも厚みの薄い薄肉部と、を含むメサ型基板を形成する工程と、
前記メサ型基板に導体パターンを形成する工程と、を含むことを特徴とする。
これにより、振動部の有効振動領域の幅を簡単かつ正確に計測でき、振動特性の管理が容易な振動片を製造することができる。

［適用例２］
本発明の振動片の製造方法では、前記第１マスクの＋Ｚ’軸側の端は、前記メサ型基板のＺ’軸方向の中心に対して、＋Ｚ’軸側に位置し、
前記第２マスクの−Ｚ’軸側の端は、前記メサ型基板のＺ’軸方向の中心に対して、−Ｚ’軸側に位置していることが好ましい。
これにより、第１凸部の主面と第２凸部の主面とが重なり合う領域である有効振動領域を比較的大きく保ちつつ、有効振動領域を振動片のＺ’軸方向の中央部に形成することができる。そのため、振動部をバランスよく振動させることができ、振動特性に優れた振動片を製造することができる。

［適用例３］
本発明の振動片の製造方法では、前記第１マスクおよび前記第２マスクのＺ’軸方向のズレ量をＤとし、
前記薄肉部の＋Ｙ’軸側の主面からの前記第１凸部の主面の高さと、前記薄肉部の−Ｙ’軸側の主面からの前記第２凸部の主面の高さとの和をｔとしたとき、
前記Ｄと前記ｔとの関係は、０＜Ｄ≦ｔ／２を満足することが好ましい。
これにより、有効振動領域の大きさを比較的大きく保つことができる。

［適用例４］
本発明の振動片の製造方法では、前記第１凸部の主面の＋Ｚ’軸側の端と前記薄肉部とを連結する側面は、前記第１凸部の主面に対して垂直であり、
前記第２凸部の主面の−Ｚ’軸側の端と前記薄肉部とを連結する側面は、前記第２凸部の主面に対して垂直であることが好ましい。
これにより、振動部の有効振動領域の幅をより正確に計測することができる。

［適用例５］
本発明の振動片の製造方法では、前記水晶基板は、ＡＴカット水晶基板であることが好ましい。
これにより、優れた周波数特性を有する振動片を製造することができる。
［適用例６］
本発明の振動子の製造方法では、本発明の振動片をパッケージに収容する工程を含むことが好ましい。
これにより、優れた信頼性を有する振動子が得られる。

［適用例７］
本発明の振動片は、＋Ｙ’軸側に突出している第１凸部及び−Ｙ’軸側に突出している第２凸部を含む振動部、前記振動部の外縁に沿って配置され前記振動部の厚みよりも厚みが薄い薄肉部を含む回転Ｙカットの水晶基板と、
前記水晶基板に配置されている導体パターンと、を含み、
前記第１凸部の主面の＋Ｚ’軸側の端は、前記Ｙ’軸方向における平面視で、前記第２凸部の主面と重なるように配置され、
前記第２凸部の主面の−Ｚ’軸側の端は、前記Ｙ’軸方向における平面視で、前記第１凸部の主面と重なっていることを特徴とする。
これにより、振動部の有効振動領域の幅を簡単かつ正確に計測でき、振動特性の管理が容易な振動片が得られる。

［適用例８］
本発明の振動子は、本発明の振動片と、
前記振動片が収容されているパッケージと、を備えていることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する振動子が得られる。
［適用例９］
本発明の発振器は、本発明の振動片と、
前記振動片と電気的に接続されている発振回路と、を備えていることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する発振器が得られる。
［適用例１０］
本発明の電子機器は、本発明の振動片を備えていることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する電子機器が得られる。

本発明の第１実施形態にかかる振動子の平面図である。 図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図である。 図３は、図１に示す振動子が有する振動片の平面図であり、（ａ）が上面図、（ｂ）が下面図である。 図４は、図１中のＢ−Ｂ線断面図である。 図５は、図１に示す振動子が有する振動片の部分拡大図であり、（ａ）が上面拡大図、（ｂ）が下面拡大図である。 図３に示す振動片の製造方法を説明するための断面図である。 図３に示す振動片の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第２実施形態にかかる振動子の断面図である。 本発明の第３実施形態にかかる振動子の断面図である。 本発明の発振器の一例を示す断面図である。 本発明の振動片を備える電子機器（ノート型パーソナルコンピューター）である。 本発明の振動片を備える電子機器（携帯電話機）である。 本発明の振動片を備える電子機器（ディジタルスチルカメラ）である。 従来技術を説明するための断面図である。

以下、本発明の振動片の製造方法、振動子の製造方法、振動子、発振器および電子機器を図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
まず、本発明の振動片を適用した振動子（本発明の振動子）について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態にかかる振動子の平面図、図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図、図３は、図１に示す振動子が有する振動片の平面図であり、（ａ）が上面図、（ｂ）が下面図、図４は、図１中のＢ−Ｂ線断面図、図５は、図１に示す振動子が有する振動片の部分拡大図であり、（ａ）が上面拡大図、（ｂ）が下面拡大図、図６および図７は、図３に示す振動片の製造方法を説明するための断面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図２中の上側を「上」と言い、下側を「下」と言う。

１．振動子
図１および図２に示す振動子１は、振動片２（本発明の振動片）と、振動片２を収納するパッケージ９とを有している。以下、振動片２およびパッケージ９について、順次詳細に説明する。
（パッケージ）
パッケージ９は、上面に開放する凹部９１１を有する箱状のベース９１と、凹部９１１の開口を塞ぐようにベース９１に接合されている板状のリッド９２とを有している。このようなパッケージ９は、凹部９１１がリッド９２にて塞がれることにより形成された収納空間Ｓを有しており、この収納空間Ｓに、振動片２が気密的に収納、設置されている。なお、収納空間Ｓ内は、例えば、減圧（好ましくは真空）状態となっていてもよいし、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入されていてもよい。これにより、振動片２の振動特性が向上する。

ベース９１の構成材料としては、特に限定されないが、酸化アルミニウム等の各種セラミックスを用いることができる。また、リッド９２の構成材料としては、特に限定されないが、ベース９１の構成材料と線膨張係数が近似する部材であると良い。例えば、ベース９１の構成材料を前述のようなセラミックスとした場合には、コバール等の合金とするのが好ましい。なお、ベース９１とリッド９２の接合は、特に限定されず、例えば、接着剤を介して接合してもよいし、シーム溶接等により接合してもよい。

凹部９１１の底面には、第１接続端子９５および第２接続端子９６が形成されている。第１接続端子９５は、振動片２が有する後述する第１接続電極４２１と対向して形成されており、第１接続端子９５と第１接続電極４２１は、導電性固定部材７１を介して電気的に接続されている。また、第２接続端子９６は、振動片２が有する後述する第２接続電極４２２と対向して形成されており、第２接続端子９６と第２接続電極４２２は、導電性固定部材７２を介して電気的に接続されている。

導電性固定部材７１、７２としては、特に限定されないが、例えば、半田、銀ペースト、導電性接着剤（樹脂材料中に金属粒子などの導電性フィラーを分散させた接着剤）などを用いることができる。
また、第１接続端子９５は、図示しないビアを介してパッケージ９の底面に形成された外部端子（実装端子）９４に電気的に接続されており、第１接続端子９６は、図示しないビアを介してパッケージ９の底面に形成された外部端子（実装端子）９７に電気的に接続されている。
第１、第２接続端子９５、９６および外部端子９４の構成としては、それぞれ、導電性を有していれば、特に限定されないが、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）などのメタライズ層（下地層）に、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）などの各被膜を積層した金属被膜で構成することができる。

（振動片２）
図１ないし図３に示すように、本実施形態の振動片２は、水晶基板３と、水晶基板３上に形成された導体パターン４とで構成されている。
水晶基板３は、所謂、振動モードが厚みすべり振動で振動する回転Ｙカット水晶基板であって、例えば、ＡＴカット水晶基板で構成されている。これにより、優れた周波数特性を発揮することのできる振動片２となる。なお、回転Ｙカット水晶基板とは、水晶の結晶軸であるＸ軸（電気軸）とＺ軸（光学軸）とを含む平面（Ｙ面）をＸ軸回りにＺ軸から反時計方向（−Ｙ軸（機械軸）方向）に所定の角度αだけ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基板である。このような構成の水晶基板３では、水晶基板３の長手方向をＸ軸、短手方向をＺ’軸、さらに厚さ方向をＹ’軸と定めることができる。ＡＴカット水晶基板の場合は、前記角度αは約３５度１５分である。

このような水晶基板３は、厚肉の振動部３１と、振動部３１の周囲に形成された薄肉の周縁部（薄肉部）３２とを有している。振動部３１は、周縁部３２から＋Ｙ’軸側に突出した第１凸部３５と、−Ｙ’軸側に突出した第２凸部３７とを有している。すなわち、水晶基板３は、両側にメサ部が形成されたバイ・メサ型を成している。このような形状によれば、振動部３１に振動を効果的に閉じ込めることができるため、ＣＩ値、Ｑ値等の周波数特性を向上させることができる。

第１凸部３５の主面３５１には、第１励振電極４１１が形成されており、第２凸部３７の主面３７１には、第２励振電極４１２が形成されている。なお、第１励振電極４１１と第２励振電極４１２とは、振動片２の平面視にて、互いの輪郭が重なるように形成されている。
また、周縁部３２の下面には、第１接続電極４２１と、第２接続電極４２２とが並んで形成されている。第１励振電極４１１は、水晶基板３の上面および側面に形成された第１接続配線４３１を介して第１接続電極４２１と電気的に接続されており、第２励振電極４１２は、水晶基板３の下面に形成された第２接続配線４３２を介して第２接続電極４２２と電気的に接続されている。
これら第１励振電極４１１、第２励振電極４１２、第１接続電極４２１、第２接続電極４２２、第１接続配線４３１および第２接続配線４３２により導体パターン４が構成されている。

第１励振電極４１１、第２励振電極４１２、第１接続電極４２１、第２接続電極４２２、第１接続配線４３１および第２接続配線４３２の構成としては、導電性を有していれば、それぞれ特に限定されないが、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）などのメタライズ層（下地層）に、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）などの電極層を積層した金属被膜で構成することができる。
このような振動片２は、導電性固定部材７１、７２によって、パッケージ９に支持されている。具体的には、前述したように、第１接続電極４２１が導電性固定部材７１を介して第１接続端子９５に固定されており、第１接続電極４２２が導電性固定部材７２を介して第２接続端子９６に固定されている。

次に、振動部３１の形状について図４に基づいて詳細に説明する。図４は、図１中Ｂ−Ｂ線断面図である。
図４に示すように、第１凸部３５は、主面３５１と、主面３５１に対して＋Ｚ’軸側に位置する側面３５２と、主面３５１に対して−Ｚ’軸側に位置する側面３５３とを有している。側面３５２は、水晶の第１の結晶面であり、主面３５１に対してほぼ垂直な面（すなわち、Ｙ’軸とほぼ平行な面）である。一方、側面３５３は、水晶の第２の結晶面であり、主面３５１に対して傾斜した面である。

これと同様に、第２凸部３７は、主面３７１と、主面３７１に対して−Ｚ’軸側に位置する側面３７２と、主面３７１に対して＋Ｚ’軸側に位置する側面３７３とを有している。側面３７２は、水晶の第１の結晶面であり、主面３７１に対してほぼ垂直な面（すなわち、Ｙ’軸とほぼ平行な面）である。一方、側面３７３は、水晶の第２の結晶面であり、主面３７１に対して傾斜した面である。
なお、側面３５３が主面３５１に対してほぼ垂直とは、主面３５１と側面３５３とのなす角θが８５°≦θ≦９５°の範囲にあるものを含むことを意味する。同様に、側面３７３が主面３７１に対してほぼ垂直とは、主面３７１と側面３７３とのなす角θが８５°≦θ≦９５°の範囲にあるものを含むことを意味する。

また、第１凸部３５の主面３５１の＋Ｚ’軸側の端（主面３５１と側面３５２との境界）Ａ１は、第２凸部３７の主面３７１と重なって位置している。言い換えれば、端Ａ１は、Ｚ’軸方向において、第２凸部３７の主面３７１の−Ｚ’軸側の端（主面３７１と側面３７２との境界）Ａ３と＋Ｚ’軸側の端（主面３７１と側面３７３との境界）Ａ４との間に位置している。

また、第２凸部３７の主面３７１の−Ｚ’軸側の端Ａ３は、平面視で、第１凸部３５の主面３５１と重なって位置している。言い換えれば、端Ａ３は、Ｚ’軸方向において、平面視で、第１凸部３５の主面３５１の＋Ｚ’軸側の端Ａ１と−Ｚ’軸側の端（主面３５１と側面３５３との境界）Ａ２との間に位置している。また、端Ａ３は、端Ａ１に対して−Ｚ軸方向に離間して位置している。

端Ａ１、Ａ３を上記のような配置とすることにより、品質管理の容易な振動片２を得ることができる。以下、具体的に説明する。まず、振動片２の周波数特性を決定する要因の１つとして、振動部３１の有効振動領域３９の幅（Ｚ’軸方向の長さ）Ｗ１が挙げられる。なお、有効振動領域３９とは、振動部３１の第１凸部３５の主面３５１と第２凸部３７の主面３７１とが平面視で重なり合う領域をいう。そのため、管理者（製造者など）は、有効振動領域３９の幅Ｗ１を測定して管理し、例えば、幅Ｗ１が所定数値範囲内のものを良品とし、所定数値範囲外のものを不良品として分別したり、幅Ｗ１の値によって用いる用途を選択したりすることができる。

有効振動領域３９の幅Ｗ１を測定する方法としては、特に限定されず種々の方法があるが、比較的簡単かつ正確な方法として、次のような方法が挙げられる。すなわち、水晶基板３の全幅（Ｚ’軸方向の長さ）をＷ２として測定し、水晶基板３の＋Ｚ’軸側の端Ｂ１と第１凸部３５の主面３５１の＋Ｚ’軸側の端Ａ１との離間距離をＬ１として測定し、水晶基板３の−Ｚ’軸側の端Ｂ２と第２凸部３７の主面３７１の−Ｚ’軸側の端Ａ３との離間距離をＬ２として測定し、測定したＷ２、Ｌ１、Ｌ２の値を、Ｗ１＝Ｗ２−（Ｌ１＋Ｌ２）なる公式に代入することにより、簡単に幅Ｗ１を求めることができる。

ここで、Ｌ１の測定は、端Ａ１を基準として行う。端Ａ１は、第１凸部３５の主面３５１と側面３５２との境界である。側面３５２は、主面３５１に対してほぼ垂直な面であるため、図５（ａ）に示すように、振動片２を上側（＋Ｙ’軸側）から見ると、側面３５２と周縁部３２との境界Ｃ１は、端Ａ１と重なっているので視認されない。したがって、端Ａ１のそばに端Ａ１の視認を阻害する線分等が現れないため、端Ａ１を正確に特定することができ、よって、Ｌ１を正確に測定することができる。

同様に、Ｌ２の測定は、端Ａ３を基準として行う。端Ａ３は、第２凸部３７の主面３７１と側面３７２との境界である。側面３７２は、主面３７１に対してほぼ垂直な面であるため、図５（ｂ）に示すように、振動片２を下側（−Ｙ’軸側）から見ると、側面３７２と周縁部３２との境界Ｃ２は、端Ａ３と重なって視認されない。したがって、端Ａ３のそばに端Ａ３の視認を阻害する線分等が現れないため、端Ａ３を正確に特定することができ、よって、Ｌ２を正確に測定することができる。
以上のように、振動片２によれば、Ｌ１、Ｌ２を正確に測定することができ、そのため、幅Ｗ１について正確に求めることができる。そのため、幅Ｗ１の値に基づく高精度な品質管理を容易に行うことができる。

なお、平面視で、第１凸部３５の主面３５１の端Ａ１と第２凸部３７の主面３７１の端Ａ４の離間距離をＤ１とし、第２凸部３７の主面３７１の端Ａ３と第１凸部３５の主面３５１の端Ａ２との離間距離をＤ２とし、周辺部の主面３２ａから第１凸部３５の主面までの高さｔ１と周辺部の主面３２ｂから第２凸部３７の主面までの高さｔ２の和をｔとしたとき、０＜Ｄ１≦ｔ／２を満足するとともに、０＜Ｄ２≦ｔ／２を満足するのが好ましい。これにより、有効振動領域３９をより大きく保ちつつ、上述した方法によって幅Ｗ１を求めることができる。そのため、優れた振動特性を発揮しつつ、管理の容易な振動片２が得られる。

また、Ｄ１、Ｄ２は、互いに異なっていてもよいが、等しいのが好ましい。これにより、水晶基板３のＺ’軸方向の中心と、有効振動領域３９のＺ’軸方向の中心とをほぼ一致させることができる。言い換えれば、水晶基板３のＺ’軸方向の中心に対する有効振動領域３９のＺ’軸方向の中心の乖離を抑制することができる。そのため、振動部３１（有効振動領域３９）をバランスよく振動させることができるため、優れた振動特性を発揮することができる。

また、高さｔ１、高さｔ２は、互いに異なっていてもよいが、高さが等しいことが好ましい。これにより、振動部３１（有効振動領域３９）をバランスよく振動させることができるため、優れた振動特性を発揮することができる。
また、本実施形態のように、水晶基板３のＺ’方向の中心Ｏ１に対して、第１凸部３７の主面３７１の端Ａ１が＋Ｚ’軸側に位置し、第２凸部３７の主面３７１の端Ａ３が−Ｚ’軸側に位置していることにより、有効振動領域３９を、水晶基板３のＺ’軸方向の中央部にバランスよく形成することができる。そのため、振動部３１バランスよく振動させることができる。

２．振動片の製造方法
次に、振動片２の製造方法（本発明の製造方法）について図６および図７に基づいて説明する。
振動片２の製造方法は、ＡＴカットの水晶基板３０を用意する第１工程と、水晶基板３０に、振動部３１と周縁部３２とを形成し水晶基板３を得る第２工程と、水晶基板３に導体パターン４を形成する第３工程とを有している。また、第２工程は、水晶基板３０の＋Ｙ’軸側の主面に第１凸部３５に対応する第１マスクＭ１を形成するとともに、−Ｙ’軸側の主面に第２凸部３７に対応する第２マスクＭ２を形成するマスク形成工程と、第１マスクＭ１および第２マスクＭ２を介して水晶基板３０をエッチングするエッチング工程とを有している。

以下、これら各工程について順次詳細に説明する。
［第１工程］
まず、図６（ａ）に示すように、ＡＴカットで切り出された板状の水晶基板３０を用意する。水晶基板３０は、後述する加工を経て水晶基板３となる部材である。
［第２工程］
（マスク形成工程）
まず、図６（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー法などを用いて、水晶基板３０の上面に第１マスクＭ１を形成するとともに、下面に第２マスクＭ２を形成する。第１マスクＭ１は、振動部３１が有する第１凸部３５に対応して形成され、第２マスクＭ２は、第２凸部３７に対応して形成される。なお、第１マスクＭ１および第２マスクＭ２は、互いに同じ形状（大きさを含む）をなしている。

また、図６（ｂ）に示すように、第１マスクＭ１と第２マスクＭ２とは、Ｚ’軸方向にずれている。具体的には、第１マスクＭ１が第２マスクＭ２に対して−Ｚ’軸側に位置するように第１、第２マスクＭ１、Ｍ２が形成されている。
また、第１マスクＭ１は、そのＺ’軸方向の中心Ｏ２が水晶基板３０のＺ’軸方向の中心Ｏ１に対して−Ｚ’軸側に位置するように形成され、第２マスクＭ２は、そのＺ’軸方向の中心Ｏ３が中心Ｏ１に対して＋Ｚ’軸側に位置するように形成されている。

また、中心Ｏ１と中心Ｏ２との離間距離Ｄ３と、中心Ｏ１と中心Ｏ３との離間距離Ｄ４とがほぼ等しくなっている。第１、第２マスクＭ１、Ｍ２のＺ’軸方向のズレ量（中心Ｏ２、Ｏ３の離間距離Ｄ５）としては、特に限定されないが、形成する第１凸部３５の高さｔ１と第２凸部３７の高さｔ２の和をｔとしたとき、０＜Ｄ５≦ｔ／２を満足するのが好ましい。

（エッチング工程）
次いで、水晶基板３０を第１、第２マスクＭ１、Ｍ２を介してエッチングする。エッチング方法としては、特に限定されず、ウェットエッチング法を用いることができる。これにより、図６（ｃ）に示すように、第１凸部３５および第２凸部３７を有する振動部３１と、振動部３１の周囲に形成された周縁部３２とを有する水晶基板３が得られる。

第１凸部３５の側面３５２は、水晶基板３０が−Ｚ’軸方向にサイドエッチングされることにより、第１マスクＭ１の＋Ｚ’軸側の端から内側（−Ｚ’軸側）へ侵食した位置に形成される。また、側面３５２は、第１凸部３５の主面３５１に対してほぼ垂直な垂直面として現れる。一方、第１凸部３５の側面３５３は、第１マスクＭ１の−Ｚ’軸側の端から−Ｚ’軸側に傾斜した傾斜面として現れる。

同様に、第２凸部３７の側面３７２は、水晶基板３０が＋Ｚ’軸方向にサイドエッチングされることにより、第２マスクＭ２の−Ｚ’軸側の端から内側（＋Ｚ’軸側）へ侵食した位置に形成される。また、側面３７２は、第２凸部３７の主面３７１に対してほぼ垂直な垂直面として現れる。一方、第２凸部３７の側面３７３は、第２マスクＭ２の＋Ｚ’軸側の端から＋Ｚ’軸側に傾斜した傾斜面として現れる。

また、第１凸部３５の主面３５１の端Ａ１は、第２凸部３７の主面３７１とＹ’軸方向に重なって位置している。言い換えれば、端Ａ１は、Ｚ’軸方向において、第２凸部３７の主面３７１の両端Ａ３、Ａ４の間に位置している。また、第２凸部３７の主面３７１の端Ａ３は、第１凸部３５の主面３５１とＹ’軸方向に重なって位置している。言い換えれば、端Ａ３は、Ｚ’軸方向において、第１凸部３５の主面３５１の両端Ａ１、Ａ２の間に位置している。
また、端Ａ３は、端Ａ１に対して−Ｚ’軸側に離間して位置している。また、端Ａ１は、水晶基板３０（水晶基板３）の中心Ｏ１に対して＋Ｚ’軸側に位置しており、端Ａ３は、中心Ｏ１に対して−Ｚ’軸側に位置している。

［第３工程］
第１、第２マスクＭ１、Ｍ２を除去した後、図７に示すように、水晶基板３上に導体パターン４（第１、第２励振電極４１１、４１２、第１、第２接続電極４２１、４２２および第１、第２接続配線４３１、４３２）を形成する。具体的には、導体パターン４は、例えば、まず、Ｃｒ（クロム）、Ａｕ（金）をこの順に、蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、ＰＶＤ、ＣＶＤなどの気相成膜法を用いて水晶基板３上に成膜し、次いで、フォトリソグラフィー法などを用いて膜上に導体パターン４に対応するマスクを形成し、ドライエッチング法などを用いて膜をパターニングした後、マスクを除去することにより形成することができる。
以上の工程によって、振動片２が得られる。

特に、上述の製造方法では、第１、第２マスクのズレ量Ｄ５が０＜Ｄ５≦ｔ／２なる関係を満足しているため、確実に、第１凸部３５の主面３５１の端Ａ１を、第２凸部３７の主面３７１とＹ’軸方向に重なるように位置させ、第２凸部３７の主面３７１の端Ａ３を、第１凸部３５の主面３５１とＹ’軸方向に重なるように位置させることができる。さらには、端Ａ１、Ａ３の接近し過ぎを防止し、有効振動領域３９を大きく保つことができる。

また、上述の製造方法では、第１マスクＭ１の中心Ｏ２が水晶基板３０の中心Ｏ１に対して−Ｚ’軸側に位置するように形成され、第２マスクＭ２の中心Ｏ３が中心Ｏ１に対して＋Ｚ’軸側に位置するように形成されているため、有効振動領域３９を水晶基板３のＺ’軸方向の中央部に形成することができる。そのため、振動部３１をバランスよく振動させることができる。

なお、上述のようにして得られた振動片２をパッケージ９に収納することにより、振動子１が得られる。具体的には、第１、第２接続端子９５、９６、外部端子９４、９７およびビアが形成されたベース９１を用意し、ベース９１に、振動片２を一対の導電性固定部材７１、７２を介して固定する。次いで、ベース９１の上部開口をリッド９２で塞ぐようにしてリッド９２とベース９１とを接合する。これにより、振動子１が得られる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の振動子の第２実施形態について説明する。
図８は、本発明の第２実施形態にかかる振動子の断面図である。
以下、第２実施形態の振動子について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

本発明の第２実施形態にかかる振動子は、パッケージの構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図８に示すように、パッケージ９Ａは、板状（平板状）のベース９１Ａと、下面に開放する凹部９２１を有するキャップ状のリッド９２Ａとを有している。このようなパッケージ９Ａは、凹部９２１の開口をベース９１Ａによって塞ぐことにより、収納空間Ｓを形成し、収納空間Ｓに振動片２を気密的に収納している。
このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の振動子の第３実施形態について説明する。
図９は、本発明の第３実施形態にかかる振動子の断面図である。
以下、第３実施形態の振動子について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

本発明の第３実施形態にかかる振動子は、さらに電子部品を有する以外は、パッケージの構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図９に示すように、本実施形態の振動子１では、振動片２と、振動片２を収納するパッケージ９と、振動片２の温度を検出する感温部品（電子部品）６とを有している。

また、パッケージ９は、感温部品６を収納する収納部９９１を有している。収納部９９１は、例えば、枠状の部材９９をベース９１の底面側に設けることにより形成することができる。
感温部品６は、例えば、温度変化に応じて物理量、例えば電気抵抗が変わるサーミスターを用いることができる。そして、サーミスターの電気抵抗を外部回路で検出し、サーミスターの検出温度が測定できる。
このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。

以上、本発明の振動片および振動子について説明した。なお、上述した振動子では、収納空間Ｓ内に振動片のみが収納されている構成について説明したが、収納空間Ｓ内に、さらに他の電子部品を収納してもよい。このような電子部品としては、例えば、振動片の温度を検知するサーミスター等の温度検知素子や、振動片２の駆動を制御する後述するＩＣチップ８等が挙げられる。

（発振器）
次いで、本発明の振動片を適用した発振器（本発明の発振器）について説明する。
図１０に示す発振器１０は、振動子１と、振動片２を駆動するためのＩＣチップ（チップ部品）８とを有している。以下、発振器１０について、前述した振動子との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

パッケージ９は、凹部９１１を有する箱状のベース９１と、凹部９１１の開口を塞ぐ板状のリッド９２とを有している。
ベース９１の凹部９１１は、ベース９１の上面に開放する第１凹部９１１ａと、第１凹部９１１ａの底面の中央部に開放する第２凹部９１１ｂと、第２凹部９１１ｂの底面の中央部に開放する第３凹部９１１ｃとを有している。

第１凹部９１１ａの底面には、第１接続端子９５および第２接続端子９６が形成されている。また、第３凹部９１１ｃの底面には、ＩＣチップ８が配置されている。ＩＣチップ８は、振動片２の駆動を制御するための駆動回路（発振回路）を有している。ＩＣチップ８によって振動片２を駆動すると、所定の周波数の信号を取り出すことができる。
また、第２凹部９１１ｂの底面には、ワイヤーを介してＩＣチップ８と電気的に接続された複数の内部端子９３が形成されている。これら複数の内部端子９３には、ベース９１に形成された図示しないビアを介してパッケージ９の底面に形成された外部端子（実装端子）９４に電気的に接続された端子と、図示しないビアやワイヤーを介して第１接続端子９５に電気的に接続された端子と、図示しないビアやワイヤーを介して第２接続端子９５に電気的に接続された端子とが含まれている。
なお、図１０の構成では、ＩＣチップ８が収納空間Ｓ内に配置されている構成について説明したが、ＩＣチップ８の配置は、特に限定されず、例えば、パッケージ９の外側（ベースの底面）に配置されていてもよい。

（電子機器）
次いで、本発明の振動片を適用した電子機器（本発明の電子機器）について、図１１〜図１３に基づき、詳細に説明する。
図１１は、本発明の振動片を備える電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。この図において、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１００を備えた表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター１１００には、フィルター、共振器、基準クロック等として機能する振動子１が内蔵されている。

図１２は、本発明の振動片を備える電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。この図において、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１００が配置されている。このような携帯電話機１２００には、フィルター、共振器等として機能する振動子１が内蔵されている。

図１３は、本発明の振動片を備える電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。

ディジタルスチルカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。

撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッタボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。また、このディジタルスチルカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニター１４３０が、デ−タ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピューター１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。このようなディジタルスチルカメラ１３００には、フィルター、共振器等として機能する振動子１が内蔵されている。

なお、本発明のジャイロセンサーを備える電子機器は、図１１のパーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、図１２の携帯電話機、図１３のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシュミレーター等に適用することができる。

以上、本発明の振動片、振動子、発振器および電子機器について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。

１…振動子 １０…発振器 １００…表示部 ２…振動片 ３、３０…水晶基板 ３１…振動部 ３２…周縁部（薄肉部） ３２ａ、３２ｂ…主面 ３５…第１凸部 ３５１…主面 ３５２…側面 ３５３…側面 ３７…第２凸部 ３７１…主面 ３７２…側面 ３７３…側面 ３９…有効振動領域 ４…導体パターン ４１１…第１励振電極 ４１２…第２励振電極 ４２１…第１接続電極 ４２２…第２接続電極 ４３１…第１接続配線 ４３２…第２接続配線 ５１…第１凸部 ５１１…主面 ５１２…側面 ５１３…側面 ５２…第２凸部 ５２１…主面 ５２２…側面 ５２３…側面 ５３…有効振動領域 ６…感温部品 ７１、７２…導電性固定部材 ８…ＩＣチップ ９、９Ａ…パッケージ ９１、９１Ａ…ベース ９１１…凹部 ９１１ａ…第１凹部 ９１１ｂ…第２凹部 ９１１ｃ…第３凹部 ９２、９２Ａ…リッド ９２１…凹部 ９３…内部端子 ９９…部材 ９９１…収納部 ９４、９７…外部端子 ９５…第１接続端子 ９６…第２接続端子 １１００……パーソナルコンピューター １１０２……キーボード １１０４……本体部 １１０６……表示ユニット １２００……携帯電話機 １２０２……操作ボタン １２０４……受話口 １２０６……送話口 １３００……ディジタルスチルカメラ １３０２……ケース １３０４……受光ユニット １３０６……シャッタボタン １３０８……メモリー １３１２……ビデオ信号出力端子 １３１４……入出力端子 １４３０……テレビモニター １４４０……パーソナルコンピューター Ａ１、Ａ２、Ａ２’、Ａ３、Ａ４、Ｂ１、Ｂ１’、Ｂ２、Ｂ２’…端 Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３’…境界 Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３…中心 Ｍ１……第１マスク Ｍ２……第２マスク Ｗ１、Ｗ１’、Ｗ２…幅 Ｗ２’…全幅 Ｌ１、Ｌ１’、Ｌ２、Ｌ２’…離間距離 Ｄ…ズレ量 Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５…離間距離 Ｓ…収納空間

Claims (10)

1. 回転Ｙカットの水晶基板を用意する工程と、
   前記水晶基板の＋Ｙ’軸側の主面に第１マスクを配置し、−Ｙ’軸側の主面に前記第１マスクに対して＋Ｚ’軸側にずれた位置となるように第２マスクを配置し、前記第１マスクおよび前記第２マスクを介して前記水晶基板をエッチングすることによって、前記水晶基板に＋Ｙ’軸側に突出した第１凸部および−Ｙ’軸側に突出した第２凸部を含む振動部と、前記振動部の外縁に沿って配置された前記振動部の厚みよりも厚みの薄い薄肉部と、を含むメサ型基板を形成する工程と、
   前記メサ型基板に導体パターンを形成する工程と、を含むことを特徴とする振動片の製造方法。
2. 請求項１において、
   前記第１マスクの＋Ｚ’軸側の端は、前記メサ型基板のＺ’軸方向の中心に対して、＋Ｚ’軸側に位置し、
   前記第２マスクの−Ｚ’軸側の端は、前記メサ型基板のＺ’軸方向の中心に対して、−Ｚ’軸側に位置している振動片の製造方法。
3. 請求項１または２において、
   前記第１マスクおよび前記第２マスクのＺ’軸方向のズレ量をＤとし、
   前記薄肉部の＋Ｙ’軸側の主面からの前記第１凸部の主面の高さと、前記薄肉部の−Ｙ’軸側の主面からの前記第２凸部の主面の高さとの和をｔとしたとき、
   前記Ｄと前記ｔとの関係は、０＜Ｄ≦ｔ／２を満足する振動片の製造方法。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項において、
   前記第１凸部の主面の＋Ｚ’軸側の端と前記薄肉部とを連結する側面は、前記第１凸部の主面に対して垂直であり、
   前記第２凸部の主面の−Ｚ’軸側の端と前記薄肉部とを連結する側面は、前記第２凸部の主面に対して垂直である振動片の製造方法。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項において、
   前記水晶基板は、ＡＴカット水晶基板である振動片の製造方法。
6. 請求項１ないし５のいずれか一項に記載の振動片をパッケージに収容する工程を含むことを特徴とする振動子の製造方法。
7. ＋Ｙ’軸側に突出している第１凸部及び−Ｙ’軸側に突出している第２凸部を含む振動部、前記振動部の外縁に沿って配置され前記振動部の厚みよりも厚みが薄い薄肉部を含む回転Ｙカットの水晶基板と、
   前記水晶基板に配置されている導体パターンと、を含み、
   前記第１凸部の主面の＋Ｚ’軸側の端は、前記Ｙ’軸方向における平面視で、前記第２凸部の主面と重なるように配置され、
   前記第２凸部の主面の−Ｚ’軸側の端は、前記Ｙ’軸方向における平面視で、前記第１凸部の主面と重なっていることを特徴とする振動片。
8. 請求項７に記載の振動片と、
   前記振動片が収容されているパッケージと、を備えていることを特徴とする振動子。
9. 請求項７に記載の振動片と、
   前記振動片と電気的に接続されている発振回路と、を備えていることを特徴とする発振器。
10. 請求項７に記載の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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