JP2015186240A - Piezoelectric vibration piece, piezoelectric vibrator, and method of manufacturing piezoelectric vibration piece - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧電振動片、圧電振動子、および圧電振動片の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a piezoelectric vibrating piece, a piezoelectric vibrator, and a method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece.
ATカットにより形成される圧電振動片において、圧電振動片を小型化、低周波数化すると、中央に形成された励振部で発振した振動が圧電振動片の端部へ伝搬しやすくなる。そのため、振動エネルギーを中央部に効率よく閉じ込める構造が必要である。厚みすべり振動による主振動の振動エネルギーを圧電振動片の中央部に閉じ込めるために、中央部を肉厚かつ平坦にしたいわゆるメサ型の圧電振動片が知られている。例えば、特許文献1に記載の圧電振動片では、ウェットエッチングによりメサ部を形成している。このとき、ATカットにより形成される圧電振動片は結晶異方性を有しているため、ウェットエッチングにより形成されるメサ部側面は、特定の傾斜角度を有する自然結晶面となる。
In the piezoelectric vibrating piece formed by AT cut, when the piezoelectric vibrating piece is reduced in size and frequency is reduced, vibration oscillated by the excitation unit formed in the center easily propagates to the end of the piezoelectric vibrating piece. Therefore, a structure that efficiently confines vibration energy in the center is required. In order to confine the vibration energy of the main vibration due to the thickness shear vibration in the central portion of the piezoelectric vibrating piece, a so-called mesa-type piezoelectric vibrating piece having a thick and flat central portion is known. For example, in the piezoelectric vibrating piece described in
しかしながら上述した圧電振動片は、自然結晶面であるメサ部の側面のうち、特にm面以外の結晶面(R面)で形成される側面が頂面に対して直角に近い角度で接続されるため、メサ部の頂面と側面との接続部には鋭い稜線が形成される。その結果、主振動がその稜線部で反射してスプリアスが発振し、振動特性が悪化する。
さらにメサ型の圧電振動片では、メサ部の段差を高くすればエネルギー閉じ込め効果を得られるが、メサ部の側面が直角に近い角度のままメサ部の段差を高くすると、メサ部自体の変形が大きくなってスプリアスが発振する。そのため、メサ部の段差を高くすることができず、エネルギー閉じ込め効果に限界が生じる。その結果、クリスタルインピーダンス(CI値)を低下させることができないため、良好な振動特性が得られない。
However, in the piezoelectric vibrating piece described above, among the side surfaces of the mesa portion which is a natural crystal plane, the side surface formed by a crystal plane (R plane) other than the m plane is connected at an angle close to a right angle with respect to the top surface. Therefore, a sharp ridge line is formed at the connection portion between the top surface and the side surface of the mesa portion. As a result, the main vibration is reflected at the ridge line portion, so that spurious oscillation is generated and the vibration characteristics are deteriorated.
Furthermore, in the mesa-type piezoelectric vibrating piece, an energy confinement effect can be obtained by increasing the step height of the mesa portion, but if the step height of the mesa portion is increased while the side surface of the mesa portion is close to a right angle, the mesa portion itself is deformed. Increases and spurious oscillation occurs. For this reason, the step of the mesa portion cannot be increased, and the energy confinement effect is limited. As a result, since the crystal impedance (CI value) cannot be lowered, good vibration characteristics cannot be obtained.
そこで本発明は、振動特性の優れた圧電振動片、圧電振動子、および圧電振動片の製造方法を提供するものである。 Accordingly, the present invention provides a piezoelectric vibrating piece having excellent vibration characteristics, a piezoelectric vibrator, and a method for manufacturing the piezoelectric vibrating piece.
上記の課題を解決するために、本発明の圧電振動片は、ATカットにより形成され、第1主面、第2主面、および側面を備えた圧電板を有する圧電振動片であって、前記第1主面および前記第2主面のうち少なくとも一方に形成されたメサ部を有し、前記メサ部の側面には、前記メサ部の頂面に連なる曲面が形成されている、ことを特徴とする。
本発明によれば、メサ部の側面には、メサ部の頂面に連なる曲面が形成されているため、側面が斜面で形成されている場合に比べて、頂面と側面とが滑らかに接続され、両面の接続部における稜線が鈍くなる。これにより、その接続部における振動の反射が小さくなり、スプリアス発振が抑制される。また、メサ部の側面に曲面を形成することでメサ部自体の変形が抑制され、スプリアス発振が抑制される。そのため、メサ部の段差を高くすることが可能となり、圧電振動片のエネルギー閉じ込め効率が向上する。その結果、圧電振動片のCI値を低下させることができる。したがって、振動特性の優れた圧電振動片を得ることができる。
In order to solve the above-described problem, a piezoelectric vibrating piece according to the present invention is a piezoelectric vibrating piece formed by AT cut and having a piezoelectric plate having a first main surface, a second main surface, and side surfaces, It has a mesa portion formed on at least one of the first main surface and the second main surface, and a curved surface connected to the top surface of the mesa portion is formed on a side surface of the mesa portion. And
According to the present invention, since the curved surface connected to the top surface of the mesa portion is formed on the side surface of the mesa portion, the top surface and the side surface are connected smoothly compared to the case where the side surface is formed of a slope. As a result, the ridge lines at the connecting portions on both sides become dull. Thereby, the reflection of the vibration in the connection part becomes small, and spurious oscillation is suppressed. Further, by forming a curved surface on the side surface of the mesa portion, deformation of the mesa portion itself is suppressed, and spurious oscillation is suppressed. Therefore, it becomes possible to increase the step of the mesa portion, and the energy confinement efficiency of the piezoelectric vibrating piece is improved. As a result, the CI value of the piezoelectric vibrating piece can be reduced. Therefore, a piezoelectric vibrating piece having excellent vibration characteristics can be obtained.
上記の圧電振動片において、前記メサ部の全ての前記側面に、前記曲面が形成されている、ことが望ましい。
この構成によれば、メサ部の頂面とメサ部の側面との全ての接続部の稜線が鈍くなるため、スプリアス発振をより確実に抑制することができる。したがって、より振動特性の優れた圧電振動片を得ることができる。
In the above piezoelectric vibrating piece, it is preferable that the curved surface is formed on all the side surfaces of the mesa portion.
According to this configuration, since the ridge lines of all the connecting portions between the top surface of the mesa portion and the side surface of the mesa portion become dull, spurious oscillation can be more reliably suppressed. Therefore, a piezoelectric vibrating piece with more excellent vibration characteristics can be obtained.
上記の圧電振動片において、前記メサ部は、階段状に積層配置された複数のメサ段部を有し、前記複数のメサ段部のうち少なくとも1つの前記メサ段部の側面には、前記メサ段部の頂面に連なる曲面が形成されている、ことが望ましい。
この構成によれば、メサ部の側面が圧電板の側面に向かって段階的に近付いていくため、メサ部自体の変形が小さくなり、スプリアス発振が抑制される。そのため、メサ部の段差を高くすることが可能となり、よりエネルギー閉じ込め効率を向上させることが可能となる。したがって、より振動特性の優れた圧電振動片を得ることができる。
In the piezoelectric vibrating piece, the mesa portion includes a plurality of mesa step portions stacked in a staircase pattern, and at least one of the plurality of mesa step portions has a side surface of the mesa step portion. It is desirable that a curved surface connected to the top surface of the step portion is formed.
According to this configuration, since the side surface of the mesa portion gradually approaches the side surface of the piezoelectric plate, deformation of the mesa portion itself is reduced, and spurious oscillation is suppressed. For this reason, the step of the mesa portion can be increased, and the energy confinement efficiency can be further improved. Therefore, a piezoelectric vibrating piece with more excellent vibration characteristics can be obtained.
上記の圧電振動片において、前記圧電板の側面には、前記第1主面および前記第2主面のうち少なくとも一方に連なる曲面が形成されている、ことが望ましい。
この構成によれば、圧電板の側面は、第1主面および第2主面のうち少なくとも一方と滑らかに接続され、両面の接続部における稜線は鈍くなる。これにより、十分に減衰されないままその接続部に伝わった振動の反射は小さくなり、スプリアス発振が抑制される。したがって、より振動特性の優れた圧電振動片を得ることができる。
In the above-described piezoelectric vibrating piece, it is preferable that a curved surface connected to at least one of the first main surface and the second main surface is formed on a side surface of the piezoelectric plate.
According to this configuration, the side surface of the piezoelectric plate is smoothly connected to at least one of the first main surface and the second main surface, and the ridge lines at the connection portions on both surfaces are blunt. As a result, the reflection of vibration transmitted to the connecting portion without being sufficiently attenuated is reduced, and spurious oscillation is suppressed. Therefore, a piezoelectric vibrating piece with more excellent vibration characteristics can be obtained.
上記の圧電振動片において、前記第2主面に形成された一対のマウント電極と、前記第2主面に形成された第2メサ部と、を有し、前記第2メサ部は、前記第2主面への投影幅が異なる複数の側面を有し、前記第2メサ部の前記複数の側面のうち前記投影幅が最小となる第1側面を挟んで、前記第2メサ部の頂面の反対側に、前記一対のマウント電極のうち少なくとも一方が配置されている、ことが望ましい。
この構成によれば、第2メサ部の第1側面に隣接する領域では、第2主面の面積が広くなる。その領域にマウント電極を設けることで、マウント電極から第2メサ部までの距離が長くなる。これにより、圧電振動片の実装時において、圧電振動片とパッケージとの固定に用いる実装部材の濡れ広がり量および実装位置精度にマージンを確保できる。そのため、実装部材がマウント電極上から濡れ広がって第2メサ部に付着することによる振動特性の劣化を防止できる。したがって、振動特性の安定した圧電振動片を得ることができる。
The piezoelectric vibrating piece includes a pair of mount electrodes formed on the second main surface and a second mesa portion formed on the second main surface, and the second mesa portion includes the first mesa portion. 2 The top surface of the second mesa portion has a plurality of side surfaces with different projection widths on the main surface, and sandwiches the first side surface with the smallest projection width among the plurality of side surfaces of the second mesa portion. It is desirable that at least one of the pair of mount electrodes is disposed on the opposite side of the first electrode.
According to this configuration, the area of the second main surface is increased in the region adjacent to the first side surface of the second mesa portion. By providing the mount electrode in that region, the distance from the mount electrode to the second mesa portion becomes longer. As a result, when mounting the piezoelectric vibrating piece, a margin can be ensured in the amount of wet spread of the mounting member used for fixing the piezoelectric vibrating piece and the package and the mounting position accuracy. Therefore, it is possible to prevent deterioration of the vibration characteristics due to the mounting member spreading from the mount electrode and adhering to the second mesa portion. Therefore, a piezoelectric vibrating piece with stable vibration characteristics can be obtained.
本発明の圧電振動子は、上記の圧電振動片を備える、ことを特徴とする。
この構成によれば、圧電振動子は、前述した振動特性の優れた圧電振動片を備えるため、振動特性の優れた圧電振動子を得ることができる。
The piezoelectric vibrator of the present invention includes the above-described piezoelectric vibrating piece.
According to this configuration, since the piezoelectric vibrator includes the above-described piezoelectric vibrating piece having excellent vibration characteristics, a piezoelectric vibrator having excellent vibration characteristics can be obtained.
本発明の圧電振動子は、上記の圧電振動片をパッケージに封入し、前記一対のマウント電極のうち一方の前記マウント電極は、前記第1側面を挟んで、前記第2メサ部の頂面の反対側に配置され、前記一対のマウント電極のうち他方の前記マウント電極は、前記第2メサ部の前記複数の側面のうち前記第1側面とは異なる第2側面を挟んで、前記第2メサ部の頂面の反対側に配置され、前記圧電振動片の前記一対のマウント電極と前記パッケージとの間に配置され、前記圧電振動片を前記パッケージにマウントする実装部材を有し、前記一方のマウント電極上における前記実装部材の接触面積は、前記他方のマウント電極上における前記実装部材の接触面積より広い、ことを特徴とする。
この構成によれば、圧電振動片の第2メサ部の第1側面に隣接する領域では、第2主面の面積が広くなる。その領域に一対のマウント電極の一方を設けることで、その一方のマウント電極から第2メサ部までの距離が長くなる。これにより、圧電振動片の実装時において、マウント電極に実装部材を接触させる際に、一方のマウント電極上に実装部材を広く接触させて圧電振動片の固定強度を確保することができる。そして、他方のマウント電極上には、パッケージとの電気接続を確保できるだけの最小限の量の実装部材を接触させればよいので、他方のマウント電極上の実装部材の濡れ広がりによる振動特性の劣化を防止できる。したがって、振動特性の安定した圧電振動片を備えた圧電振動子を得ることができる。
In the piezoelectric vibrator of the present invention, the above-described piezoelectric vibrating piece is enclosed in a package, and one of the pair of mount electrodes has the first side surface sandwiched between the top surfaces of the second mesa portions. The second mount electrode is disposed on the opposite side, and the other mount electrode of the pair of mount electrodes sandwiches a second side surface different from the first side surface among the plurality of side surfaces of the second mesa portion, and A mounting member that is disposed on the opposite side of the top surface of the unit, is disposed between the pair of mount electrodes of the piezoelectric vibrating piece and the package, and mounts the piezoelectric vibrating piece on the package. A contact area of the mounting member on the mount electrode is wider than a contact area of the mounting member on the other mount electrode.
According to this configuration, the area of the second main surface is widened in a region adjacent to the first side surface of the second mesa portion of the piezoelectric vibrating piece. Providing one of the pair of mount electrodes in the region increases the distance from the one mount electrode to the second mesa portion. Accordingly, when mounting the piezoelectric vibrating piece, when the mounting member is brought into contact with the mount electrode, the mounting member can be brought into wide contact with one of the mount electrodes to ensure the fixing strength of the piezoelectric vibrating piece. Since the mounting member of the minimum amount that can ensure the electrical connection with the package is brought into contact with the other mount electrode, the vibration characteristics are deteriorated due to the wetting spread of the mounting member on the other mount electrode. Can be prevented. Therefore, it is possible to obtain a piezoelectric vibrator including a piezoelectric vibrating piece with stable vibration characteristics.
本発明の圧電振動片の製造方法は、ATカットにより形成され、第1主面、第2主面および側面を備えた圧電板を有する圧電振動片の製造方法であって、前記圧電振動片は、前記第1主面および前記第2主面のうち少なくとも一方にメサ部を有し、ウエハの表面に、前記メサ部の外形パターンのメサマスクを形成する工程と、前記メサマスクを介して前記ウエハをエッチングし、前記メサ部の外形パターンを形成する工程と、前記ウエハをウェットエッチングすることで、前記メサ部の側面に、前記メサ部の頂面に連なる曲面を形成する工程と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、メサ部の外形パターンを形成したウエハに対してウェットエッチングを行うことで、メサ部の頂面とメサ部の側面との稜線が丸みを帯び、メサ部の側面は曲面状に変化する。したがって、メサ部の頂面に連なる曲面状のメサ部の側面を備える圧電振動片を簡単に製造できる。
A method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece according to the present invention is a method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece having a piezoelectric plate formed by AT cutting and having a first main surface, a second main surface, and a side surface. A step of forming a mesa mask having a mesa portion on at least one of the first main surface and the second main surface and forming a mesa mask having an outer shape pattern of the mesa portion on the surface of the wafer; and the wafer via the mesa mask. Etching to form an external pattern of the mesa unit, and wet etching the wafer to form a curved surface continuous with the top surface of the mesa unit on the side surface of the mesa unit. Features.
According to the present invention, by performing wet etching on the wafer on which the outer pattern of the mesa portion is formed, the ridge line between the top surface of the mesa portion and the side surface of the mesa portion is rounded, and the side surface of the mesa portion is curved. To change. Therefore, a piezoelectric vibrating piece having a curved mesa portion side surface continuous with the top surface of the mesa portion can be easily manufactured.
上記の圧電振動片の製造方法において、前記圧電板の側面には、前記第1主面および前記第2主面のうち少なくとも一方に連なる曲面が形成され、前記メサ部の外形パターンを形成する工程および前記メサ部の側面に曲面を形成する工程のうち少なくとも一方の工程では、前記ウエハをウェットエッチングすることで、前記圧電板の側面に、前記第1主面および前記第2主面のうち少なくとも一方に連なる曲面を形成する、ことを特徴とする。
この方法によれば、メサ部の外形形成時およびメサ部の側面への曲面形成時のうち少なくとも一方と同時に圧電板の側面に曲面を形成できる。したがって、特別な工程を加えることなく、圧電板の側面に、第1主面および第2主面のうち少なくとも一方に連なる曲面を簡単に形成することができる。
In the method for manufacturing the piezoelectric vibrating piece, a step of forming a curved surface connected to at least one of the first main surface and the second main surface on a side surface of the piezoelectric plate and forming an outer pattern of the mesa portion And in at least one of the steps of forming a curved surface on the side surface of the mesa portion, the wafer is wet-etched to form at least one of the first main surface and the second main surface on the side surface of the piezoelectric plate. A curved surface connected to one side is formed.
According to this method, the curved surface can be formed on the side surface of the piezoelectric plate simultaneously with at least one of the outer shape formation of the mesa portion and the curved surface formation on the side surface of the mesa portion. Therefore, a curved surface connected to at least one of the first main surface and the second main surface can be easily formed on the side surface of the piezoelectric plate without adding a special process.
上記の圧電振動片の製造方法において、前記メサ部は、階段状に積層配置された複数のメサ段部を有し、前記複数のメサ段部は、前記圧電板の厚さ方向の内側に配置された第1メサ段部と、前記圧電板の厚さ方向の外側に配置された第2メサ段部と、を有し、前記メサマスクを形成する工程と、前記メサ部の外形パターンを形成する工程とを繰り返し行って、前記第1メサ段部および前記第2メサ段部を形成し、前記メサ部の側面に曲面を形成する工程では、前記第1メサ段部の側面に、前記第1メサ段部の頂面に連なる曲面を形成し、前記第1メサ段部の側面に曲面を形成する工程は、前記第2メサ段部の外形パターンを形成する工程において、前記ウエハをウェットエッチングすることで行う、ことを特徴とする。
この方法によれば、メサ部の第2メサ段部の形成と同時に、第1メサ段部の側面に第1メサ段部の頂面に連なる曲面を形成できる。したがって、複数の段部を備えるメサ部を有する圧電振動片に対し、特別な工程を加えることなく、メサ段部の頂面に連なる曲面をメサ段部の側面に形成することができる。
In the above-described method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece, the mesa portion has a plurality of mesa step portions stacked in a staircase pattern, and the plurality of mesa step portions are arranged inside the thickness direction of the piezoelectric plate. A first mesa step portion formed and a second mesa step portion disposed outside the piezoelectric plate in the thickness direction, forming the mesa mask, and forming an outer pattern of the mesa portion In the step of forming the first mesa step portion and the second mesa step portion and forming the curved surface on the side surface of the mesa portion, the first mesa step portion is formed on the side surface of the first mesa step portion. The step of forming a curved surface continuous with the top surface of the mesa step portion and forming the curved surface on the side surface of the first mesa step portion includes wet etching the wafer in the step of forming the outer shape pattern of the second mesa step portion. It is characterized by that.
According to this method, simultaneously with the formation of the second mesa step portion of the mesa portion, a curved surface continuous with the top surface of the first mesa step portion can be formed on the side surface of the first mesa step portion. Therefore, a curved surface connected to the top surface of the mesa step portion can be formed on the side surface of the mesa step portion without adding a special process to the piezoelectric vibrating piece having the mesa portion including a plurality of step portions.
本発明の圧電振動片によれば、メサ部の側面には、メサ部の頂面に連なる曲面が形成されているため、側面が斜面で形成されている場合に比べて、頂面と側面とが滑らかに接続され、両面の接続部における稜線が鈍くなる。これにより、その接続部における振動の反射が小さくなり、スプリアス発振が抑制される。また、メサ部の側面に曲面を形成することでメサ部自体の変形が抑制され、スプリアス発振が抑制される。そのため、メサ部の段差を高くすることが可能となり、圧電振動片のエネルギー閉じ込め効率が向上する。その結果、圧電振動片のCI値を低下させることができる。したがって、振動特性の優れた圧電振動片を得ることができる。 According to the piezoelectric vibrating piece of the present invention, the side surface of the mesa portion is formed with a curved surface that is continuous with the top surface of the mesa portion. Are smoothly connected, and the ridge lines at the connecting portions on both sides become dull. Thereby, the reflection of the vibration in the connection part becomes small, and spurious oscillation is suppressed. Further, by forming a curved surface on the side surface of the mesa portion, deformation of the mesa portion itself is suppressed, and spurious oscillation is suppressed. Therefore, it becomes possible to increase the step of the mesa portion, and the energy confinement efficiency of the piezoelectric vibrating piece is improved. As a result, the CI value of the piezoelectric vibrating piece can be reduced. Therefore, a piezoelectric vibrating piece having excellent vibration characteristics can be obtained.
本発明の圧電振動片の製造方法によれば、メサ部の外形パターンを形成したウエハに対してウェットエッチングを行うことで、メサ部の頂面とメサ部の側面との稜線が丸みを帯び、メサ部の側面は曲面状に変化する。したがって、メサ部の頂面に連なる曲面状のメサ部の側面を備える圧電振動片を簡単に製造できる。 According to the method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece of the present invention, by performing wet etching on the wafer on which the outer pattern of the mesa portion is formed, the ridge line between the top surface of the mesa portion and the side surface of the mesa portion is rounded, The side surface of the mesa portion changes to a curved surface. Therefore, a piezoelectric vibrating piece having a curved mesa portion side surface continuous with the top surface of the mesa portion can be easily manufactured.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図の構成を説明する際には、XY´Z´座標系を用いる。このXY´Z´座標系における各軸は、後述する水晶の結晶軸と以下の関係を有している。すなわち、X軸が電気軸であり、Z´軸が光学軸であるZ軸に対してX軸周りに35度15分だけ傾いた軸であり、Y´軸がX軸およびZ´軸に直交する軸である。また、X方向、Y´方向およびZ´方向は、図中矢印方向を+方向とし、矢印とは反対の方向を−方向として説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In describing the configuration of each figure, an XY′Z ′ coordinate system is used. Each axis in the XY′Z ′ coordinate system has the following relationship with the crystal axis of crystal described later. That is, the X axis is an electrical axis, the Z ′ axis is an axis inclined by 35 degrees and 15 minutes around the X axis with respect to the Z axis, which is an optical axis, and the Y ′ axis is orthogonal to the X axis and the Z ′ axis. It is an axis to do. In the X direction, the Y ′ direction, and the Z ′ direction, the arrow direction in FIG.
(第1実施形態、圧電振動片および圧電振動子)
最初に、第1実施形態の圧電振動片および圧電振動子について説明する。
図3は、第1実施形態の圧電振動子を示す、分解斜視図である。
(First Embodiment, Piezoelectric Vibrating Piece and Piezoelectric Vibrator)
First, the piezoelectric vibrating piece and the piezoelectric vibrator of the first embodiment will be described.
FIG. 3 is an exploded perspective view showing the piezoelectric vibrator of the first embodiment.
図3に示すように、本実施形態の圧電振動子1は、ベース基板3とリッド基板5とで2層に積層された箱状に形成されており、内部のキャビティ7内に圧電振動片10がマウントされている。
As shown in FIG. 3, the
圧電振動片10は、圧電板20と、圧電板20上に形成された電極膜50と、を備えている。電極膜50は、第2主面23に形成された一対のマウント電極55を有している。
圧電振動片10は、導電性接着剤等の実装部材を利用して、ベース基板3上の上面3aにマウントされる。より具体的には、ベース基板3の上面3aに形成された一対のインナー電極8に対して、圧電振動片10に形成された一対のマウント電極55が、実装部材9を介してマウントされる。
これにより、圧電振動片10は、ベース基板3の上面3aに機械的に保持されると共に、インナー電極8とマウント電極55とがそれぞれ導通された状態となっている。
The piezoelectric vibrating
The piezoelectric vibrating
Thereby, the piezoelectric vibrating
図1は、第1実施形態に係る圧電振動片の平面図であり、図2は側面図である。
図1および図2に示すように、本実施形態の圧電振動片10は、ATカットにより形成され、第1主面21、第2主面23、および側面25を備えた圧電板20を有する圧電振動片であって、第1主面21および第2主面23のうち少なくとも一方に形成されたメサ部40を有し、メサ部40の側面には、メサ部40の頂面に連なる曲面が形成されている。なお本願では、平面と曲面との接続状態を表現する際に、曲面とその接線との接点を曲面と平面との接続部に近付けたとき、接線の傾きが平面の傾きに一致する状態を「連続する」と表現し、接線の傾きが平面の傾きに近似する状態を「連なる」と表現する。すなわち「連なる」は「連続する」を含んでいる。
FIG. 1 is a plan view of the piezoelectric vibrating piece according to the first embodiment, and FIG. 2 is a side view.
As shown in FIGS. 1 and 2, the piezoelectric vibrating
圧電振動片10は、ATカットにより形成され、第1主面21、第2主面23、および側面25を備えた圧電板20を有する。
圧電板20は、ランバード加工された人工水晶からATカットにより、所定の厚さの矩形板状に形成される。ATカットは、人工水晶の結晶軸である電気軸(X軸)、機械軸(Y軸)及び光学軸(Z軸)の3つの結晶軸のうち、Z軸に対してX軸周りに35度15分だけ傾いた方向(Z´軸方向)に切り出す加工手法である。ATカットによって切り出された圧電板20を有する圧電振動片10は、周波数温度特性が安定しており、構造や形状が単純で加工が容易であり、CI値が低いという利点がある。本実施形態の圧電板20は、Z´方向の長さがX方向の長さより長くなるように形成されている。
The piezoelectric vibrating
The
また、圧電板20は、XZ´平面に平行で+Y´方向側に形成された第1主面21と、−Y´方向側に形成された第2主面23と、外周4辺に形成された側面25を有する。
側面25は、圧電板20の外周4辺のうち、+Z´方向側の辺に形成された第1側面26と、−Z´方向側の辺に形成された第2側面27と、+X方向側の辺に形成された第3側面28と、−X方向側の辺に形成された第4側面29と、を有する。
The
The
また、圧電振動片10は、第1主面21に形成された第1励振電極51と、第2主面23に形成された第2励振電極53と、を有する。
第1励振電極51は、Y´方向視矩形状で、第1主面21の中央部の位置に形成されている。第2励振電極53は、Y´方向視矩形状で、第2主面23の中央部の位置に形成されている。第2励振電極53は、Y´方向視において第1励振電極51と重なるように形成されている。
The piezoelectric vibrating
The
さらに、圧電振動片10は、第2主面23に形成され、第1励振電極51および第2励振電極53に接続された一対のマウント電極55を有する。
一対のマウント電極55は、第1マウント電極55aおよび第2マウント電極55bを有する。第1マウント電極55aは、Y´方向視矩形状に形成され、第2主面23のうち+X側かつ−Z´側の角部であって、第2励振電極53に重ならない位置に設けられている。第1マウント電極55aは、圧電板20の+X側の端部および−Z´側の端部のうち少なくとも一方に形成された第1接続部61を介して、第1主面21に形成された第1マウント裏電極65に接続されている。第1マウント裏電極65は、Y´方向視において第1マウント電極55aと重なるように形成され、第1引き回し配線57を介して、第1励振電極51に接続されている。
Further, the piezoelectric vibrating
The pair of
第2マウント電極55bは、Y´方向視矩形状に形成され、第2主面23のうち−X側かつ−Z´側の角部であって、第2励振電極53に重ならない位置に設けられている。第2マウント電極55bは、第2引き回し配線59を介して、第2励振電極53に接続されている。また、第2マウント電極55bは、圧電板20の−X側の端部および−Z´側の端部のうち少なくとも一方に形成された第2接続部63を介して、第1主面21に形成された第2マウント裏電極67に接続されている。第2マウント裏電極67は、Y´方向視において第2マウント電極55bと重なるように形成されている。
The
なお、上述した励振電極、マウント電極、引き回し配線、マウント裏電極および接続部は、金等の金属の単層膜や、クロム等の金属を下地層とし、金等の金属を上地層とした積層膜などで形成されている。 The excitation electrode, mount electrode, routing wiring, mount back electrode, and connecting portion described above are laminated with a single layer film of metal such as gold, or a metal such as chromium as an underlayer and a metal such as gold as an upper layer. It is formed of a film or the like.
また、圧電振動片10は、第1主面21および第2主面23のうち少なくとも一方に形成されたメサ部40を有する。本実施形態では、第1主面21に第1メサ部41が形成され、第2主面23に第2メサ部46が形成されている。
第1メサ部41は、Y´方向視矩形状に形成されている。第1メサ部41は、第1主面21の中央部分であって、かつ第1マウント裏電極65および第2マウント裏電極67に重複しない位置に形成されている。第1メサ部41の頂面41aは、第1主面21と平行な平面状に形成されている。また第1メサ部41の頂面41a上には、第1励振電極51が形成されている。
The piezoelectric vibrating
The
第2メサ部46は、Y´方向視矩形状に形成されている。第2メサ部46は、第2主面23の中央部分であって、かつ第1マウント電極55aおよび第2マウント電極55bに重複しない位置に形成されている。第2メサ部46の頂面46aは、第2主面23と平行な平面状に形成されている。また第2メサ部46の頂面46a上には、第2励振電極53が形成されている。
The
(メサ部の側面)
そして、メサ部40の側面には、メサ部40の頂面に連なる曲面が形成されている。本実施形態では、第1メサ部41の全ての側面41b〜41eに、頂面41aに連なる曲面が形成され、第2メサ部46の全ての側面46b〜46eに、頂面46aに連なる曲面が形成されている。
第1メサ部41は、+Z´方向側に形成された第1側面41bと、−Z´方向側に形成された第2側面41cと、+X方向側に形成された第3側面41dと、−X方向側に形成された第4側面41eと、を有する。
(Mesa side)
A curved surface continuous with the top surface of the
The
第1メサ部41の第1側面41bには、主面に対する仰角が約87度となる水晶結晶のR面をベースにした曲面が形成されている。具体的には、R面によって平面状に形成された第1側面41bと、第1メサ部41の頂面41aとの接続部が、後述するウェットエッチングにより丸みを帯びるように加工されることで、第1側面41bには曲面が形成される。すなわち第1側面41bは、第1主面21との接続部から(+Y´,−Z´)方向に傾斜し、第1メサ部41の頂面41aの+Z´方向側の端部に接続している。第1側面41bは、(+Y´,+Z´)方向に凸となる湾曲面で形成されている。なお第1側面41bは、X方向に均一に形成されている。第1側面41bは頂面41aに連なる曲面で形成されているため、第1側面41bと頂面41aとの接続部42bにおける稜線は鈍くなっている。本実施形態では、第1側面41bと頂面41aは連続しているため、稜線がなくなっている。
The
第1メサ部41の第2側面41cには、主に主面に対する仰角が約30度となる水晶結晶のm面をベースにした曲面が形成されている。具体的には、m面(およびr面)によって平面状に形成された第2側面41cと、第1メサ部41の頂面41aとの接続部が、後述するウェットエッチングにより丸みを帯びるように加工されることで、第2側面41cには曲面が形成される。すなわち第2側面41cは、第1主面21との接続部から(+Y´,+Z´)方向に傾斜し、第1メサ部41の頂面41aの−Z´方向側の端部に接続している。第2側面41cは、(+Y´,−Z´)方向に凸となる湾曲面で形成されている。なお第2側面41cは、X方向に均一に形成されている。第2側面41cは頂面41aに連なる曲面で形成されているため、第2側面41cと頂面41aとの接続部42cにおける稜線は鈍くなっている。
The
第1メサ部41の第3側面41dには、主面に対する仰角が30度以上87度未満となる水晶結晶のm面およびR面以外の自然結晶面をベースにした曲面が形成されている。具体的には、m面およびR面以外の自然結晶面によって平面状に形成された第3側面41dと、第1メサ部41の頂面41aとの接続部が、後述するウェットエッチングにより丸みを帯びるように加工されることで、第3側面41dには曲面が形成される。すなわち第3側面41dは、第1主面21との接続部から(−X,+Y´)方向に傾斜し、第1メサ部41の頂面41aの+X方向側の端部に接続している。第3側面41dは、(+X,+Y´)方向に凸となる湾曲面で形成されている。なお第3側面41dは、Z´方向に均一に形成されている。第3側面41dは頂面41aに連なる曲面で形成されているため、第3側面41dと頂面41aとの接続部42dにおける稜線は鈍くなっている。
The
第1メサ部41の第4側面41eには、主面に対する仰角が30度以上87度未満となる水晶結晶のm面およびR面以外の自然結晶面をベースにした曲面が形成されている。具体的には、m面およびR面以外の自然結晶面によって平面状に形成された第4側面41eと、第1メサ部41の頂面41aとの接続部が、後述するウェットエッチングにより丸みを帯びるように加工されることで、第4側面41eには曲面が形成される。すなわち第4側面41eは、第1主面21との接続部から(+X,+Y´)方向に傾斜し、第1メサ部41の頂面41aの−X方向側の端部に接続している。第4側面41eは、(−X,+Y´)方向に凸となる湾曲面で形成されている。なお第4側面41eは、Z´方向に均一に形成されている。第4側面41eは頂面41aに連なる曲面で形成されているため、第4側面41eと頂面41aとの接続部42eにおける稜線は鈍くなっている。
The
ところで、従来の圧電振動片は、メサ部の全ての側面が水晶結晶の自然結晶面により平面状に形成されている。そのため、メサ部の頂面と側面との全ての接続部には稜線が形成されている。特にメサ部の頂面とR面で形成される側面との接続部の稜線は鋭くなっているので、その接続部にて振動の反射が大きくなり、スプリアスが発振される。
一方で、図1および図2に示す本実施形態のように、第1メサ部41の全ての側面41b〜41eに頂面41aと連なる曲面を形成することで、第1メサ部41の頂面41aと側面41b〜41eとの接続部42b〜42eにおける稜線は全て鈍くなる。特に従来構造で問題となるR面で形成される第1側面41bとの接続部42bの稜線が鈍くなることで、その接続部42bにおける振動の反射が小さくなり、スプリアス発振が抑制される。また、その他の接続部42c〜42eの稜線も鈍くなるため、その接続部42c〜42eにおいて発生するスプリアス発振も抑制される。
By the way, in the conventional piezoelectric vibrating piece, all the side surfaces of the mesa portion are formed in a planar shape by the natural crystal plane of the quartz crystal. For this reason, ridge lines are formed at all connecting portions between the top surface and the side surfaces of the mesa portion. In particular, since the ridge line of the connecting portion between the top surface of the mesa portion and the side surface formed by the R surface is sharp, reflection of vibration becomes large at the connecting portion, and spurious oscillation occurs.
On the other hand, the top surface of the
また、第1メサ部41の全ての側面41b〜41eに、頂面41aと連なる曲面を形成することで、第1メサ部41の断面形状は、+Y´方向に向かって先細る形状となる。そのため、メサ部の側面が主面に対して直角に近い角度で形成された従来の圧電振動片に比べて、メサ部自体の変形量が減少し、スプリアス発振が抑制される。よって、第1メサ部41の段差を高くすることが可能となり、エネルギー閉じ込め効率が向上する。したがって、CI値を低下させることができる。
Further, by forming a curved surface continuous with the
第2メサ部46は、−Z´方向側に形成された第1側面46bと、+Z´方向側に形成された第2側面46cと、−X方向側に形成された第3側面46dと、+X方向側に形成された第4側面46eと、を有する。
The
第2メサ部46の第1側面46bは、第2主面23との接続部から(−Y´,+Z´)方向に傾斜し、第2メサ部46の頂面46aの−Z´方向側の端部に接続している。第1側面46bは、第1メサ部41の第1側面41bと同様に形成されている。
The
第2メサ部46の第2側面46cは、第2主面23との接続部から(−Y´,−Z´)方向に傾斜し、第2メサ部46の頂面46aの+Z´方向側の端部に接続している。第2側面46cは、第1メサ部41の第2側面41cと同様に形成されている。
The
第2メサ部46の第3側面46dは、第2主面23との接続部から(+X,−Y´)方向に傾斜し、第2メサ部46の頂面46aの−X方向側の端部に接続している。第3側面46dは、第1メサ部41の第3側面41dと同様に形成されている。
The
第2メサ部46の第4側面46eは、第2主面23との接続部から(−X,−Y´)方向に傾斜し、第2メサ部46の頂面46aの+X方向側の端部に接続している。第4側面46eは、第1メサ部41の第4側面41eと同様に形成されている。
The
このように第2メサ部46の全ての側面46b〜46eに、頂面46aと連なる曲面を形成することで、第1メサ部41と同様の理由により、スプリアス発振が抑制され、またCI値を低下させることができる。
In this way, by forming curved surfaces connected to the
さらに本実施形態では、第1引き回し配線57および第2引き回し配線59が、メサ部40の頂面に連なる曲面が形成された側面を通っている。これにより、従来の圧電振動片で、特にR面で形成された側面と頂面との接続部において発生しやすかった、鋭い稜線上を通ることによる引き回し配線の段切れを防止できる。
Furthermore, in the present embodiment, the
図4は、第1実施形態に係る圧電振動子の説明図であり、図3のIV−IV線における断面図である。
本実施形態では、マウント電極55は、第2メサ部46の側面46b〜46eのうち、第2主面23への投影幅が最小となる第1側面46bに隣接する領域に形成されている。具体的には、マウント電極55は第1側面46bを挟んで、第2メサ部の頂面46aの反対側の領域に配置されている。第1側面46bは、第2主面23に対する仰角が他の側面より大きいため、第2主面23への投影幅が他の側面より小さく、第2主面23における第1側面46bに隣接する領域の面積は広くなる。これにより、マウント電極55から第2メサ部46までの距離を広く確保できる。したがって、図4に示すように、このマウント電極55に対してインナー電極8上に配置した実装部材9を接触させることで、実装部材9の濡れ広がり、または実装位置のずれにより、実装部材9が第2メサ部46に付着することを防止できる。
FIG. 4 is an explanatory diagram of the piezoelectric vibrator according to the first embodiment, and is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 3.
In the present embodiment, the
このように、本実施形態の圧電振動片10は、ATカットにより形成され、第1主面21、第2主面23、および側面25を備えた圧電板20を有する圧電振動片であって、第1主面21および第2主面23のうち少なくとも一方に形成されたメサ部40を有し、メサ部40の側面には、メサ部40の頂面に連なる曲面が形成されている、ことを特徴とする。
本実施形態によれば、メサ部40の側面には、メサ部40の頂面に連なる曲面が形成されているため、側面が斜面で形成されている場合に比べて、頂面と側面とが滑らかに接続され、両面の接続部における稜線が鈍くなる。これにより、その接続部における振動の反射が小さくなり、スプリアス発振が抑制される。また、メサ部40の側面に曲面を形成することでメサ部40自体の変形が抑制され、スプリアス発振が抑制される。そのため、メサ部40の段差を高くすることが可能となり、圧電振動片10のエネルギー閉じ込め効率が向上する。その結果、圧電振動片10のCI値を低下させることができる。したがって、振動特性の優れた圧電振動片を得ることができる。
As described above, the piezoelectric vibrating
According to this embodiment, since the curved surface connected to the top surface of the
また、本実施形態の圧電振動片10は、メサ部40の全ての側面に、曲面が形成されている、ことを特徴とする。
本実施形態によれば、メサ部40の頂面とメサ部40の側面との全ての接続部の稜線が鈍くなるため、スプリアス発振をより確実に抑制することができる。したがって、より振動特性の優れた圧電振動片を得ることができる。
Further, the piezoelectric vibrating
According to the present embodiment, since the ridge lines of all the connecting portions between the top surface of the
さらに、本実施形態の圧電振動片10は、第2主面23に形成された一対のマウント電極55と、第2主面23に形成された第2メサ部46と、を有し、第2メサ部46は、第2主面23への投影幅が異なる複数の側面46b〜46eを有する。そして第2メサ部46の複数の側面46b〜46eのうち投影幅が最小となる第1側面46bを挟んで、第2メサ部46の頂面46aの反対側に、一対のマウント電極55のうち少なくとも一方が配置されている、ことを特徴とする。
本実施形態によれば、第2メサ部46の第1側面46bに隣接する領域では、第2主面23の面積が広くなる。その領域にマウント電極55を設けることで、マウント電極55から第2メサ部46までの距離が長くなる。これにより、圧電振動片10の実装時において、圧電振動片10とパッケージとの固定に用いる実装部材9の濡れ広がり量および実装位置精度にマージンを確保できる。そのため、実装部材9がマウント電極55上から濡れ広がって第2メサ部46に付着することによる振動特性の劣化を防止できる。したがって、振動特性の安定した圧電振動片を得ることができる。
Further, the piezoelectric vibrating
According to the present embodiment, the area of the second
本実施形態の圧電振動子1は、圧電振動片10を備える、ことを特徴とする。
本実施形態によれば、圧電振動子1は、前述した振動特性の優れた圧電振動片10を備えるため、振動特性の優れた圧電振動子を得ることができる。
The
According to this embodiment, since the
(第1実施形態、圧電振動片の製造方法)
次に第1実施形態の圧電振動片の製造方法について説明する。
図5〜14は、第1実施形態に係る圧電振動片の製造方法を説明する工程図であって、図1のV−V線に相当する部分における断面図である。
(First Embodiment, Manufacturing Method of Piezoelectric Vibrating Piece)
Next, a manufacturing method of the piezoelectric vibrating piece according to the first embodiment will be described.
5 to 14 are process diagrams illustrating the method for manufacturing the piezoelectric vibrating piece according to the first embodiment, and are cross-sectional views taken along a line VV in FIG. 1.
本実施形態の圧電振動片10の製造方法は、まずメサ部40を形成し、次に圧電板20の外形を形成する。そのうちメサ部40の形成は、ウエハSの表面に、メサ部40の外形パターンのメサマスク81aを形成するメサマスク形成工程と、メサマスク81aを介してウエハSをエッチングし、メサ部40の外形パターンを形成するメサ形成工程と、ウエハSをウェットエッチングすることで、メサ部40の側面に、メサ部40の頂面に連なる曲面を形成する曲面形成工程と、を備える。
In the method for manufacturing the piezoelectric vibrating
まず、水晶のランバート原石をATカットして一定の厚みとしたウエハをラッピングして粗加工した後、加工変質層をエッチングで取り除き、この後、ポリッシュなどの鏡面研磨加工を行なった所定の厚みのウエハSを準備する。 First, a rough Lambert stone crystal is AT-cut and lapped to a constant thickness and then roughly processed, and then the work-affected layer is removed by etching, followed by mirror polishing such as polishing. A wafer S is prepared.
(メサマスク形成工程)
次に、メサマスク形成工程について説明する。図5に示すように、ウエハSの両面にエッチング保護膜81とフォトレジスト膜83とをそれぞれ成膜する。
エッチング保護膜81は、後述する水晶からなるウエハSのエッチングに対する耐性を有する。例えば、厚さが数10nmのクロム(Cr)の金属層と、厚さが数10nmの金(Au)の金属層とが、順次積層された積層膜である。
この工程においては、まず、ウエハSの表裏主面に、エッチング保護膜81を、それぞれスパッタリング法や蒸着法などにより成膜する。
(Mesa mask forming process)
Next, the mesa mask forming process will be described. As shown in FIG. 5, an
The etching
In this step, first, an etching
次いで、エッチング保護膜81上に、スピンコート法などによりレジスト材料を塗布して、フォトレジスト膜83を形成する。
本実施形態で用いるレジスト材料としては、環化ゴム(たとえば、環化イソプレン)を主体にしたゴム系ネガレジストが好適に用いられている。ゴム系ネガレジストは、環化ゴムを有機溶剤に溶解し、さらにビスアジド感光剤を加えて、ろ過し、不純物を除去することで精製されたものである。
Next, a resist material is applied on the
As the resist material used in the present embodiment, a rubber negative resist mainly composed of cyclized rubber (for example, cyclized isoprene) is preferably used. The rubber negative resist is refined by dissolving cyclized rubber in an organic solvent, adding a bisazide photosensitizer, filtering, and removing impurities.
次に、図6および図7に示すように、ウエハSの表面にメサ部の外形パターンのメサマスク81aを形成する。
具体的には、まず、エッチング保護膜81およびフォトレジスト膜83が成膜されたウエハSの一方側の面を、メサ部の外形パターンが形成されたフォトマスクを用いて露光する。同様に、ウエハSの他方側の面を、メサ部の外形パターンが形成されたフォトマスクを用いて露光する。そして、ウエハSの両面に成膜されたフォトレジスト膜83を一括で現像する。これにより、図6に示すように、ウエハSの両面に成膜されたフォトレジスト膜83に、メサ部の外形パターン83aを形成する。
Next, as shown in FIGS. 6 and 7, a
Specifically, first, one surface of the wafer S on which the etching
次いで、メサ部の外形パターン83aが形成されたフォトレジスト膜83をマスクとして、ウエハSの両面に成膜されたエッチング保護膜81にエッチング加工を行ない、マスクされていないエッチング保護膜81を選択的に除去する。これにより、図7に示すように、ウエハSの両面に、メサ部の外形パターンのメサマスク81aが形成される。
このエッチング保護膜81のエッチング加工には、エッチング保護膜81とフォトレジスト膜83が形成されたウエハSを、薬液に浸漬して行うウェットエッチング方式を用いることができる。例えば、エッチング保護膜81が金(Au)からなる場合には、薬液としてヨウ素を用いてエッチングすることができる。
Next, the
For the etching process of the
(メサ形成工程)
次に、メサ形成工程について説明する。図8に示すように、メサマスク81aを介してウエハSをエッチングし、メサ部40の外形パターンを形成する。
このウエハSのエッチング加工は、メサマスク81aが形成されたウエハSを薬液に浸漬して行うウェットエッチング方式を用いることができる。例えば、薬液としてフッ酸を用いてエッチングすることができ、エッチング時間は30分程度とする。これにより、メサ部40の外形パターンが形成される。このとき、メサ部40の側面には、水晶結晶の自然結晶面が現れる。
(Mesa formation process)
Next, the mesa forming process will be described. As shown in FIG. 8, the wafer S is etched through the
The etching process of the wafer S can use a wet etching method in which the wafer S on which the
次に、図9に示すように、エッチング保護膜81およびフォトレジスト膜83を除去する。これにより、メサ部40は頂面および側面が露出した状態になる。なお、フォトレジスト膜83の除去は、先述したエッチング保護膜81のエッチング加工後(メサ形成工程の前)に行ってもよい。
Next, as shown in FIG. 9, the
(曲面形成工程)
次に、曲面形成工程について説明する。図10に示すように、ウエハSをウェットエッチングすることで、メサ部40の側面に、メサ部40の頂面に連なる曲面を形成する。
このウェットエッチング加工は、先述したメサ部40の外形パターンを形成するウェットエッチング加工と同様に行うことができる。このとき、エッチング時間は例えば30分程度とする。
(Curved surface forming process)
Next, the curved surface forming process will be described. As shown in FIG. 10, the wafer S is wet-etched to form a curved surface continuous with the top surface of the
This wet etching process can be performed in the same manner as the wet etching process for forming the outline pattern of the
このように、メサ部40の頂面と側面との接続部近傍のマスクを除去した状態でウェットエッチングを行うと、頂面と側面との稜線が鈍くなるようにエッチングされ、側面は凸曲面状に変化する。なお、水晶結晶のエッチング異方性により、m面で形成された側面41c,46cと頂面との接続部はエッチングの進行が他の接続部に比べて遅くなる。そのため、m面で形成された側面41c,46cと頂面との接続部に形成される曲面は、他の接続部に比べて、その曲面が形成された側面に対する面積比率が小さくなるように形成される。
As described above, when wet etching is performed in a state where the mask in the vicinity of the connection portion between the top surface and the side surface of the
(外形マスク形成工程)
次に外形マスク形成工程について説明する。図11に示すように、メサ部40を形成したウエハSの両面に、エッチング保護膜91およびフォトレジスト膜93をそれぞれ成膜する。エッチング保護膜91およびフォトレジスト膜93の材質および形成方法は、メサマスク形成工程におけるエッチング保護膜81およびフォトレジスト膜83と同様である。
(Outline mask formation process)
Next, the outer shape mask forming process will be described. As shown in FIG. 11, an
次に、図12に示すように、ウエハSの表面に、圧電板20の外形パターンの外形マスク91aを形成する。
具体的には、まず、エッチング保護膜91およびフォトレジスト膜93が成膜されたウエハSの一方側の面を、圧電板20の外形パターンが形成されたフォトマスクを用いて露光する。同様に、ウエハSの他方側の面を、圧電板20の外形パターンが形成されたフォトマスクを用いて露光する。そして、ウエハSの両面に成膜されたフォトレジスト膜93を一括で現像する。これにより、ウエハSの両面に成膜されたフォトレジスト膜93に、圧電板20の外形パターン93aを形成する。
次いで、圧電板20の外形パターン93aが形成されたフォトレジスト膜93をマスクとして、ウエハSの両面に成膜されたエッチング保護膜91にエッチング加工を行ない、マスクされていないエッチング保護膜91を選択的に除去する。これにより、図12に示すように、ウエハSの両面に圧電板20の外形パターンの外形マスク91aが形成される。エッチング保護膜91のエッチング加工は、メサマスク形成工程におけるエッチング保護膜81の加工と同様に行う。
Next, as shown in FIG. 12, an
Specifically, first, one surface of the wafer S on which the
Next, the
(外形形成工程)
次に外形形成工程について説明する。図13に示すように、外形マスク91aを介してウエハSをウェットエッチングし、圧電板20の外形パターンを形成する。
このウエハSのエッチング加工は、外形マスク91aが形成されたウエハSを薬液に浸漬して行うウェットエッチング方式を用いることができる。メサ形成工程と同様に、例えば薬液としてフッ酸を用いてエッチングすることができる。エッチング時間は3時間程度とする。これにより、圧電板20が形成される。
(Outline forming process)
Next, the outer shape forming process will be described. As shown in FIG. 13, the wafer S is wet-etched through the
For the etching process of the wafer S, a wet etching method in which the wafer S on which the
次に、図14に示すように、エッチング保護膜91およびフォトレジスト膜93を除去する。これにより、側面に曲面が形成されたメサ部40を有する圧電板20が得られる。なお、フォトレジスト膜93の除去は、先述したエッチング保護膜91のエッチング加工後(外形形成工程の前)に行ってもよい。
Next, as shown in FIG. 14, the
最後に、圧電板20の表面上に励振電極、マウント電極、引き回し配線、マウント裏電極および接続部を形成することで、圧電振動片10が得られる。
Finally, the piezoelectric vibrating
このように、本実施形態の圧電振動片10の製造方法は、ウエハSの表面に、メサ部40の外形パターンのメサマスク81aを形成するメサマスク形成工程と、メサマスク81aを介してウエハSをエッチングし、メサ部40の外形パターンを形成するメサ形成工程と、ウエハSをウェットエッチングすることで、メサ部40の側面に、メサ部40の頂面に連なる曲面を形成する曲面形成工程と、を備えることを特徴とする。
本実施形態によれば、メサ部40の外形パターンを形成したウエハSに対してウェットエッチングを行うことで、メサ部40の頂面とメサ部40の側面との稜線が丸みを帯び、メサ部40の側面は曲面状に変化する。したがって、メサ部の頂面に連なる曲面状のメサ部の側面を備える圧電振動片を簡単に製造できる。
As described above, in the method of manufacturing the piezoelectric vibrating
According to the present embodiment, by performing wet etching on the wafer S on which the outer shape pattern of the
(第1実施形態、第1変形例、圧電振動片および圧電振動子)
次に第1実施形態の第1変形例の圧電振動片について説明する。
図15は、第1実施形態の第1変形例に係る圧電振動片の底面図であり、図16は、第1実施形態の第1変形例に係る圧電振動子の説明図であり、図15のXVI−XVI線を通る切断面に沿った断面を示す断面図である。
(First Embodiment, First Modification, Piezoelectric Vibrating Piece and Piezoelectric Vibrator)
Next, a piezoelectric vibrating piece according to a first modification of the first embodiment will be described.
15 is a bottom view of the piezoelectric vibrating piece according to the first modification of the first embodiment, and FIG. 16 is an explanatory diagram of the piezoelectric vibrator according to the first modification of the first embodiment. It is sectional drawing which shows the cross section along the cut surface which passes through the XVI-XVI line.
図1に示す第1実施形態は、第2メサ部46の第1側面46bの近傍に、一対のマウント電極55の両方が形成されている。これに対して、図15に示す第1変形例では、第2メサ部46の第1側面46bの近傍に、一対のマウント電極55のうち第2マウント電極55bのみが形成されている点で異なっている。なお、図1および図2に示す第1実施形態と同様の構成となる部分については、詳細な説明を省略する。
In the first embodiment shown in FIG. 1, both the pair of
図15に示すように、第2マウント電極55bは、第2メサ部46の側面46b〜46eのうち、第2主面23への投影幅が最小となる第1側面46bを挟んで、第2メサ部46の頂面46aの反対側に配置されている。
第2マウント電極55bは、Y´方向視矩形状に形成され、第2主面23のうち−Z´方向側の外周に沿って配置されている。
As shown in FIG. 15, the
The
また、第1マウント電極55aは、第2メサ部46の側面46b〜46eのうち第1側面46bとは異なる第2側面46cを挟んで、第2メサ部46の頂面46aの反対側に配置されている。
第1マウント電極55aは、Y´方向視矩形状に形成され、第2主面23のうち+Z´方向側の外周に沿って配置されている。また、第1マウント電極55aは、圧電板20の+Z´側の端部に形成された第1接続部61を介して、第1主面21に形成された第1マウント裏電極65に接続されている。第1マウント裏電極65は、Y´方向視において第1マウント電極55aと重なるように形成されている。
Further, the
The
図16に示すように、圧電振動片10aをベース基板3(パッケージ)に封入した圧電振動子1aは、一対のマウント電極55とベース基板3との間に配置され、圧電振動片10aをベース基板3に固定する一対の実装部材9を有する。
一対の実装部材9は、第1実装部材9aと第2実装部材9bとを有する。第1実装部材9aは、インナー電極8aと第1マウント電極55aとを接続する。第2実装部材9bは、インナー電極8bと第2マウント電極55bとを接続する。
As shown in FIG. 16, a
The pair of mounting
そして、第2マウント電極55b上における第2実装部材9bの接触面積は、第1マウント電極55a上における第1実装部材9aの接触面積より広くなっている。
第2実装部材9bは、第1実装部材9aよりも体積が大きくなるようにインナー電極8上に配置されている。第2実装部材9bの量は、単独で圧電振動片10aの固定強度を確保しうる量である。第1実装部材9aの量は、インナー電極8aと第1マウント電極55aとの電気接続を少なくとも確保できる量である。
The contact area of the second mounting
The second mounting
第2マウント電極55bは、第2主面23への投影幅の狭い第2メサ部46の第1側面46bに隣接する領域に配置されており、第2メサ部46までの距離が広く確保されている。そのため、第2実装部材9bを第2マウント電極55bへ接触させる際には、十分に広い面積で接触させて、圧電振動片10aの固定強度を確保することができる。そして、第1実装部材9aは、インナー電極8aと第1マウント電極55aとの電気接続を確保できる最低限の量を、第1マウント電極55aに接触させればよいため、第1実装部材9aの濡れ広がりによる圧電振動片10aの振動特性の劣化を防止できる。
The
このように、本変形例の圧電振動子1aは、圧電振動片10aをパッケージに封入し、第2マウント電極55bが、第1側面46bを挟んで、第2メサ部46の頂面46aの反対側に配置される。第1マウント電極55aは、第2メサ部46の複数の側面のうち第1側面46bとは異なる第2側面46cを挟んで、第2メサ部46の頂面46aの反対側に配置される。また、圧電振動子1aは、圧電振動片10aの一対のマウント電極55とベース基板3との間に配置され、圧電振動片10aをベース基板3にマウントする一対の実装部材9を有する。そして、第2マウント電極55b上における第2実装部材9bの接触面積は、第1マウント電極55a上における第1実装部材9aの接触面積より広い、ことを特徴とする。
本変形例によれば、圧電振動片10aの第2メサ部46の第1側面46bに隣接する領域では、第2主面23の面積が広くなる。その領域に第2マウント電極55bを設けることで、第2マウント電極55bから第2メサ部46までの距離が長くなる。これにより、圧電振動片10aの実装時において、第2マウント電極55bに第2実装部材9bを接触させる際に、第2マウント電極55b上に第2実装部材9bを広く接触させて圧電振動片10aの固定強度を確保することができる。そして、第1マウント電極55a上には、インナー電極8aとの電気接続を確保できるだけの最小限の量の実装部材9を接触させればよいので、第1マウント電極55a上の第1実装部材9aの濡れ広がりによる振動特性の劣化を防止できる。したがって、振動特性の安定した圧電振動片を備えた圧電振動子を得ることができる。
As described above, in the
According to this modification, the area of the second
なお、本変形例では第2メサ部46の第2側面46c近傍に第1マウント電極55aを配置したが、第3側面46d近傍または第4側面46e近傍に配置してもよい。ただし、本変形例のように第2側面46c近傍に第1マウント電極55aを配置すれば、一方向の両端で圧電振動片10aがマウントされるので、圧電振動片10aを安定して支持できる。
In the present modification, the
(第2実施形態、圧電振動片)
次に第2実施形態の圧電振動片について説明する。
図17は、第2実施形態に係る圧電振動片の平面図である。図18は、第2実施形態に係る圧電振動片の説明図であり、図17のXVIII−XVIII線における断面図である。図19は、第2実施形態に係る圧電振動片の説明図であり、図17のXIX−XIX線における断面図である。
(Second Embodiment, Piezoelectric Vibrating Piece)
Next, the piezoelectric vibrating piece according to the second embodiment will be described.
FIG. 17 is a plan view of the piezoelectric vibrating piece according to the second embodiment. 18 is an explanatory diagram of the piezoelectric vibrating piece according to the second embodiment, and is a cross-sectional view taken along line XVIII-XVIII in FIG. FIG. 19 is an explanatory diagram of the piezoelectric vibrating piece according to the second embodiment, and is a cross-sectional view taken along line XIX-XIX in FIG.
図1および図2に示す第1実施形態は、圧電板20の側面が平面で形成されているが、図17〜19に示す第2実施形態では、圧電板20の側面に曲面が形成されている点で異なっている。なお、図1および図2に示す第1実施形態と同様の構成となる部分については、詳細な説明を省略する。
In the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the side surface of the
図17および図18に示すように、圧電板20の第1側面26は、第1主面21に連なる曲面で形成されている。すなわち第1側面26は、第1主面21の+Z´方向側の端部から(−Y´,+Z´)方向に傾斜し、第2主面23の+Z´方向側の端部に接続している。第1側面26は、(+Y´,+Z´)方向に凸となる湾曲面で形成されている。なお第1側面26は、X方向に均一に形成されている。第1側面26は第1主面21に連なる曲面で形成されているため、第1側面26と第1主面21との接続部21aにおける稜線は鈍くなっている。本実施形態では、第1側面26と第1主面21は連続しているため、稜線がなくなっている。
As shown in FIGS. 17 and 18, the
ところで、従来の圧電振動片は、側面が主面に対して90度に近い角度で接続される。すなわち側面と両主面との接続部には鋭い稜線が形成される。そのため、圧電振動片の端部まで十分に減衰されないまま振動が伝わると、その振動は側面と両主面との接続部において反射してスプリアスが発振する。
一方で、図17および図18に示す本実施形態のように第1側面26を曲面で形成することで、接続部21aの稜線は鈍くなり、第1側面26と第1主面21または第2主面23との接続部のうち、稜線の鋭い接続部は接続部23bの1箇所のみとなる。これにより、圧電振動片110の+Z´方向側の端部にて発生するスプリアス発振が抑制される。
By the way, the conventional piezoelectric vibrating piece is connected at an angle close to 90 degrees with respect to the main surface. That is, a sharp ridge line is formed at the connection portion between the side surface and both main surfaces. Therefore, when vibration is transmitted without being sufficiently attenuated to the end of the piezoelectric vibrating piece, the vibration is reflected at the connection portion between the side surface and both main surfaces, and spurious oscillation occurs.
On the other hand, by forming the
第2側面27は、第2主面23に連なる曲面で形成されている。すなわち第2側面27は、第2主面23の−Z´方向側の端部から(+Y´,−Z´)方向に傾斜し、第1主面21の−Z´方向側の端部に接続している。第2側面27は、(−Y´,−Z´)方向に凸となる湾曲面で形成されている。なお第2側面27は、X方向に均一に形成されている。第2側面27は第2主面23に連なる曲面で形成されているため、第2側面27と第2主面23との接続部23aにおける稜線は鈍くなっている。本実施形態では、第2側面27と第2主面23は連続しているため、稜線がなくなっている。その結果、第2側面27と第1主面21または第2主面23との接続部のうち、稜線の鋭い接続部は接続部21bの1箇所のみとなり、第1側面26と同様の理由により、圧電振動片110の−Z´方向側の端部にて発生するスプリアス発振が抑制される。
The
図17および図19に示すように、第3側面28は、第1主面21に連なる第1部分側面28aと、第2主面23に連なる第2部分側面28bと、第1部分側面28aと第2部分側面28bとを接続する第3部分側面28cと、を有する。
As shown in FIGS. 17 and 19, the
第3側面28の第1部分側面28aは、第1主面21の+X方向側の端部から(+X,−Y´)方向に傾斜しつつ、(+X,+Y´)方向に凸となる湾曲面で形成されている。なお第1部分側面28aは、Z´方向に均一に形成されている。第1部分側面28aは第1主面21に連なる曲面で形成されているため、第1部分側面28aと第1主面21との接続部21cにおける稜線は鈍くなっている。本実施形態では、第1部分側面28aと第1主面21は連続しているため、稜線がなくなっている。
The first
第3側面28の第2部分側面28bは、第2主面23の+X方向側の端部から(+X,+Y´)方向に傾斜しつつ、(+X,−Y´)方向に凸となる湾曲面で形成されている。なお第2部分側面28bは、Z´方向に均一に形成されている。第2部分側面28bは第2主面23に連なる曲面で形成されているため、第2部分側面28bと第2主面23との接続部23cにおける稜線は鈍くなっている。本実施形態では、第2部分側面28bと第2主面23は連続しているため、稜線がなくなっている。
The second
第3側面28の第3部分側面28cは、第1部分側面28aの+X方向側の端部、および第2部分側面28bの+X方向側の端部に連なり、+X方向に凸となる湾曲面で形成されている。なお第3部分側面28cは、Z´方向に均一に形成されている。
The third
このように第3側面28を形成することで、第3側面28が有する全ての稜線が鈍くなるため、圧電振動片110の+X方向側の端部にて発生するスプリアス発振が抑制される。
By forming the
第4側面29は、第1主面21に連なる第1部分側面29aと、第2主面23に連なる第2部分側面29bと、第1部分側面29aと第2部分側面29bとを接続する第3部分側面29cと、を有する。
The
第4側面29の第1部分側面29aは、第1主面21の−X方向側の端部から(−X,−Y´)方向に傾斜しつつ、(−X,+Y´)方向に凸となる湾曲面で形成されている。なお第1部分側面29aは、Z´方向に均一に形成されている。第1部分側面29aは第1主面21に連なる曲面で形成されているため、第1部分側面29aと第1主面21との接続部21dにおける稜線は鈍くなっている。本実施形態では、第1部分側面29aと第1主面21は連続しているため、稜線がなくなっている。
The first
第4側面29の第2部分側面29bは、第2主面23の−X方向側の端部から(−X,+Y´)方向に傾斜しつつ、(−X,−Y´)方向に凸となる湾曲面で形成されている。なお第2部分側面29bは、Z´方向に均一に形成されている。第2部分側面29bは第2主面23に連なる曲面で形成されているため、第2部分側面29bと第2主面23との接続部23dにおける稜線は鈍くなっている。本実施形態では、第2部分側面29bと第2主面23は連続しているため、稜線がなくなっている。
The second
第4側面29の第3部分側面29cは、第1部分側面29aの−X方向側の端部、および第2部分側面29bの−X方向側の端部に連なり、−X方向に凸となる湾曲面で形成されている。なお第3部分側面29cは、Z´方向に均一に形成されている。
The third
このように第4側面29を形成することで、第4側面29が有する全ての稜線が鈍くなるため、圧電振動片110の−X方向側の端部にて発生するスプリアス発振が抑制される。
By forming the
本実施形態の圧電振動片110は、圧電板20の側面に第1主面21および第2主面23のうち少なくとも一方に連なる曲面が形成されている、ことを特徴とする。
本実施形態によれば、圧電板20の側面は、第1主面21および第2主面23のうち少なくとも一方と滑らかに接続され、両面の接続部における稜線は鈍くなる。これにより、十分に減衰されないままその接続部に伝わった振動の反射は小さくなり、スプリアス発振が抑制される。したがって、より振動特性の優れた圧電振動片を得ることができる。
The piezoelectric vibrating
According to the present embodiment, the side surface of the
(第2実施形態、圧電振動片の製造方法)
次に第2実施形態の圧電振動片の製造方法について説明する。
図20〜27は、第2実施形態に係る圧電振動片の製造方法を説明する工程図であって、図18に相当する部分における断面図である。
(Second Embodiment, Manufacturing Method of Piezoelectric Vibrating Piece)
Next, a method for manufacturing the piezoelectric vibrating piece according to the second embodiment will be described.
20 to 27 are process diagrams illustrating the method for manufacturing the piezoelectric vibrating piece according to the second embodiment, and are cross-sectional views corresponding to FIG.
本実施形態の圧電振動片110の製造方法では、第1実施形態とは逆に、まず圧電板20の外形を形成し、次にメサ部40を形成する。そのメサ部40の形成において、メサ部40の外形パターンを形成するメサ形成工程およびメサ部40の側面に曲面を形成する曲面形成工程では、ウエハSをウェットエッチングすることで、圧電板20の側面25に、第1主面21および第2主面23のうち少なくとも一方に連なる曲面を形成する。
In the method of manufacturing the piezoelectric vibrating
まず、図5に示す第1実施形態と同様に、ウエハSの両面にエッチング保護膜191およびフォトレジスト膜193をそれぞれ成膜する。
First, as in the first embodiment shown in FIG. 5, an etching protection film 191 and a
次に、図20に示すように、ウエハSの表面に、圧電板20の外形パターンの外形マスク191aを形成する。エッチング保護膜191およびフォトレジスト膜193の加工は、第1実施形態における外形マスク形成工程と同様に行う。
Next, as shown in FIG. 20, an
次に、図21に示すように、外形マスク191aを介してウエハSをウェットエッチングし、圧電板20の外形パターンを形成する。このウエハSのエッチング加工は、第1実施形態における外形形成工程と同様に行う。
Next, as shown in FIG. 21, the wafer S is wet-etched through the
次に、図22に示すように、エッチング保護膜191およびフォトレジスト膜193を除去する。これにより、圧電板20の外形パターンが形成されたウエハSが得られる。
Next, as shown in FIG. 22, the etching protection film 191 and the
次に、メサマスク形成工程を行う。図23に示すように、圧電板20の外形パターンを形成したウエハSの両面に、エッチング保護膜181およびフォトレジスト膜183をそれぞれ成膜する。エッチング保護膜181およびフォトレジスト膜183の材質および形成方法は、上述したエッチング保護膜191およびフォトレジスト膜193と同様である。
Next, a mesa mask forming process is performed. As shown in FIG. 23, an
次に、図24に示すように、ウエハSの表面に、メサ部の外形パターンのメサマスク181aを形成する。エッチング保護膜181およびフォトレジスト膜183の加工は、第1実施形態におけるメサマスク形成工程と同様に行う。なお、圧電板20の外形パターン形成後にエッチング保護膜191を除去することなく、エッチング保護膜191からメサマスク181aを形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 24, a
次に、メサ形成工程を行う。図25に示すように、メサマスク181aを介してウエハSをウェットエッチングし、メサ部40の外形パターンを形成する。このウエハSのエッチング加工は、第1実施形態におけるメサ形成工程と同様に行う。これにより、メサ部40の外形が形成される。このとき、圧電板20の第1主面21および第2主面23と側面25との接続部近傍は露出した状態であるため、メサ部40の外形形成時のウェットエッチングにより、圧電板20の側面25に曲面が同時に形成される。
Next, a mesa forming process is performed. As shown in FIG. 25, the wafer S is wet-etched through the
次に、図26に示すように、エッチング保護膜181およびフォトレジスト膜183を除去する。これにより、メサ部40は頂面および側面が露出した状態になる。
Next, as shown in FIG. 26, the
次に、曲面形成工程を行う。図27に示すように、ウエハSをウェットエッチングすることで、メサ部40の側面に、メサ部40の頂面に連なる曲面を形成する。このウェットエッチング加工は、第1実施形態における曲面形成工程と同様に行う。このとき、圧電板20の第1主面21および第2主面23と側面25との接続部近傍は露出した状態であるため、圧電板20の側面25に形成された曲面はさらにエッチングが進行し、主面との接続部における稜線が鈍くなる。
Next, a curved surface forming step is performed. As shown in FIG. 27, the wafer S is wet-etched to form a curved surface continuous with the top surface of the
最後に、圧電板20の表面上に励振電極、マウント電極、引き回し配線、マウント裏電極および接続部を形成することで、第1主面21および第2主面23のうち少なくとも一方に連なる曲面で形成された側面25を有する圧電振動片110が得られる。
Finally, the excitation electrode, the mount electrode, the routing wiring, the mount back electrode, and the connection portion are formed on the surface of the
なお、本実施形態では、圧電板20の外形パターンを形成後に、メサマスク形成工程、メサ形成工程および曲面形成工程を行ったが、メサ形成工程の後(曲面形成工程の前)に圧電板20の外形パターンを形成してもよい。この場合、圧電板20の外形パターン形成後に行う曲面形成工程で、圧電板20の側面にも曲面が形成される。ただし、本実施形態の製造方法のように、圧電板20の外形パターンをメサ形成工程より前に形成することで、圧電板20の側面25の曲面形成をメサ形成工程および曲面形成工程の2つの工程で行うことができる。そのため、圧電板20の側面25に曲面をより確実に形成することができる。
In this embodiment, the mesa mask forming step, the mesa forming step, and the curved surface forming step are performed after the outer shape pattern of the
このように、本実施形態の圧電振動片110の製造方法は、メサ部40の外形パターンを形成するメサ形成工程およびメサ部40の側面に曲面を形成する曲面形成工程において、ウエハSをウェットエッチングすることで、圧電板20の側面25に、第1主面21および第2主面23のうち少なくとも一方に連なる曲面を形成する。
この方法によれば、メサ部40の外形形成時およびメサ部の側面への曲面形成時と同時に圧電板20の側面25に曲面を形成できる。したがって、特別な工程を加えることなく、圧電板20の側面25に、第1主面21および第2主面23のうち少なくとも一方に連なる曲面を簡単に形成することができる。
As described above, in the method of manufacturing the piezoelectric vibrating
According to this method, the curved surface can be formed on the
(第3実施形態、圧電振動片)
次に第3実施形態の圧電振動片について説明する。
図28は、第3実施形態に係る圧電振動片の平面図であり、図29は側面図である。
(Third embodiment, piezoelectric vibrating piece)
Next, a piezoelectric vibrating piece according to a third embodiment will be described.
FIG. 28 is a plan view of the piezoelectric vibrating piece according to the third embodiment, and FIG. 29 is a side view.
図1および図2に示す第1実施形態は、第1メサ部41および第2メサ部46がそれぞれ1段で形成されているが、図28および図29に示す第3実施形態では、第1メサ部241および第2メサ部246がそれぞれ複数段で形成されている点で異なっている。なお、図1および図2に示す第1実施形態と同様の構成となる部分については、詳細な説明を省略する。
In the first embodiment shown in FIG. 1 and FIG. 2, the
図28および図29に示すように、第1メサ部241は、階段状に積層配置され、圧電板20の厚さ方向の内側に配置された第1メサ段部243、および圧電板20の厚さ方向の外側に配置された第2メサ段部244を有する。
第1メサ部241の第1メサ段部243は、第1主面21上に形成されている。第1メサ段部243の全ての側面には、第1メサ段部243の頂面243aに連なる曲面が形成されている。第1メサ段部243は、第1実施形態の圧電振動片10における第1メサ部41と略一致する形状に形成されている。
第1メサ部241の第2メサ段部244は、第1メサ段部243の頂面243a上に形成されている。第2メサ段部244の全ての側面は、水晶結晶の自然結晶面である平面で形成されている。第2メサ段部244の頂面244aには、第1励振電極51が配置されている。
第1メサ段部243の側面に曲面を形成することで、第1実施形態におけるメサ部40の側面と頂面との接続部において発生するスプリアス発振の抑制と同様の効果が得られる。なお、第2メサ段部244の側面にも曲面を形成することで、さらにスプリアス発振を抑制できる。
As shown in FIG. 28 and FIG. 29, the
The first
The second
By forming a curved surface on the side surface of the first
このように第1メサ部241を階段状に形成することで、第1メサ部241の側面は、圧電板20の側面25に向かって段階的に近付いていく。これにより第1メサ部241自体の変形が小さくなり、スプリアス発振が抑制される。そのため、第1メサ部241の段差を高くすることが可能となり、よりエネルギー閉じ込め効率を向上させることが可能となる。
By forming the
第2メサ部246は、第1メサ部241と同様に形成されている。このように第2メサ部246を階段状に形成することで、第1メサ部241と同様の理由により、第2メサ部246におけるエネルギー閉じ込め効率をより向上させることが可能となる。
The
本実施形態の圧電振動片210は、第1メサ部241および第2メサ部246が階段状に積層配置された複数のメサ段部を有し、複数のメサ段部のうち少なくとも1つのメサ段部の側面に、メサ段部の頂面に連なる曲面が形成されている、ことを特徴とする。
本実施形態によれば、第1メサ部241および第2メサ部246の側面が圧電板20の側面25に向かって段階的に近付いていくため、メサ部自体の変形が小さくなり、スプリアス発振が抑制される。そのため、第1メサ部241および第2メサ部246の段差を高くすることが可能となり、よりエネルギー閉じ込め効率を向上させることが可能となる。したがって、より振動特性の優れた圧電振動片を得ることができる。
The piezoelectric vibrating
According to the present embodiment, since the side surfaces of the
なお、本実施形態では、第1メサ部241および第2メサ部246に2段のメサ段部を形成したが、3段以上のメサ段部を形成してもよい。これにより、メサ段部自体の変形がさらに小さくなり、スプリアス発振がより抑制される。
In the present embodiment, two mesa step portions are formed in the
(第3実施形態、圧電振動片の製造方法)
次に第3実施形態の圧電振動片の製造方法について説明する。
図30〜32は、第3実施形態に係る圧電振動片の製造方法を説明する工程図であって、図28のXXX−XXX線に相当する部分における断面図である。
(Third Embodiment, Method for Manufacturing Piezoelectric Vibrating Piece)
Next, a method for manufacturing the piezoelectric vibrating piece according to the third embodiment will be described.
30 to 32 are process diagrams illustrating the method for manufacturing the piezoelectric vibrating piece according to the third embodiment, and are cross-sectional views taken along a line XXX-XXX in FIG. 28.
本実施形態の圧電振動片210の製造方法は、メサマスクを形成するメサマスク形成工程と、メサ部の外形パターンを形成するメサ形成工程とを繰り返し行って、第1メサ段部243,248および第2メサ段部244,249を形成する。メサ部の側面に曲面を形成する曲面形成工程では、第1メサ段部243,248の側面に、第1メサ段部243,248の頂面243a,248aに連なる曲面を形成する。その第1メサ段部243,248の側面に曲面を形成する工程は、第2メサ段部244,249の外形パターンを形成する工程において、ウエハSをウェットエッチングすることで行う。
In the method for manufacturing the piezoelectric vibrating
まず、第1メサ段部243,248を形成するため、第1メサマスク形成工程と、第1メサ形成工程とを行う。第1メサマスク形成工程および第1メサ形成工程は、第1実施形態のメサマスク形成工程およびメサ形成工程と同一である。なお図9に相当する第1メサ形成工程までは、詳細な説明を省略する。
First, in order to form the first
次に、第2メサ段部244,249を形成するため、第2メサマスク形成工程と、第2メサ形成工程とを行う。第2メサマスク形成工程および第2メサ形成工程は、第1実施形態のメサマスク形成工程およびメサ形成工程と同様である。
具体的には、図30に示すように、第2メサマスク形成工程を行い、第1メサ部241の第1メサ段部243の頂面243a上、および第2メサ部246の第1メサ段部248の頂面248a上に、第2メサ段部のマスク281aを形成する。
Next, in order to form the second
Specifically, as shown in FIG. 30, a second mesa mask forming step is performed, on the
次に、図31に示すように、第2メサ形成工程を行い、第2メサ段部244,249のマスク281aを介してウエハSをウェットエッチングすることで、第2メサ段部244,249の外形パターンを形成する。このとき、第1メサ段部243,248の頂面と側面との接続部近傍には、第2メサ段部244,249のマスク281aが配置されていない。すなわち第1メサ段部243,248の頂面と側面との接続部近傍は露出した状態である。そのため、第1メサ部241の第1メサ段部243の全ての側面には、第1メサ段部243の頂面243aに連なる曲面が形成され、第2メサ部246の第1メサ段部248の全ての側面には、第1メサ段部248の頂面248aに連なる曲面が形成される。
Next, as shown in FIG. 31, a second mesa formation step is performed, and the wafer S is wet-etched through the
次に、図32に示すように、エッチング保護膜281およびフォトレジスト膜283を除去する。なお、上述したメサマスク形成工程およびメサ形成工程を繰り返し行うことで、メサ部に対して3段以上のメサ段部を形成することも可能である。その場合でも、上段のメサ段部の外形形成と同時に、下段のメサ段部の側面に曲面を形成することができる。また、最後にウエハSのウェットエッチングを追加すれば、最上段のメサ段部の側面にも曲面を形成することができる。
Next, as shown in FIG. 32, the etching protection film 281 and the
次に、第1実施形態と同様に、図11〜14に示す外形マスク形成工程および外形形成工程を行う。そして最後に、圧電板20の表面上に励振電極、マウント電極、引き回し配線、マウント裏電極および接続部を形成することで、メサ部が階段状に積層配置された複数のメサ段部を有する圧電振動片210が得られる。
Next, as in the first embodiment, the outer shape mask forming step and the outer shape forming step shown in FIGS. Finally, an excitation electrode, a mount electrode, a routing wiring, a mount back electrode, and a connection portion are formed on the surface of the
このように、本実施形態の圧電振動片の製造方法は、メサマスクを形成するメサマスク形成工程と、メサ部の外形パターンを形成するメサ形成工程とを繰り返し行って、第1メサ段部243,248および第2メサ段部244,249を形成する。メサ部の側面に曲面を形成する曲面形成工程では、第1メサ段部243,248の側面に、第1メサ段部243,248の頂面に連なる曲面を形成する。その第1メサ段部243,248の側面に曲面を形成する工程は、第2メサ段部244,249の外形パターンを形成する工程において、ウエハSをウェットエッチングすることで行う、ことを特徴とする。
この方法によれば、第1メサ部241および第2メサ部246の第2メサ段部244,249の形成と同時に、第1メサ段部243,248の側面に第1メサ段部243,248の頂面に連なる曲面を形成できる。したがって、複数の段部を備えるメサ部を有する圧電振動片に対し、特別な工程を加えることなく、メサ段部の頂面に連なる曲面をメサ段部の側面に形成することができる。
As described above, in the method of manufacturing the piezoelectric vibrating piece according to the present embodiment, the mesa mask forming process for forming the mesa mask and the mesa forming process for forming the external pattern of the mesa part are repeatedly performed, so that the first
According to this method, the first
なお、この発明は上述した実施形態に限られるものではない。
例えば、上記実施形態の圧電振動片においては、Z´方向の長さがX方向の長さより長くなるように形成されていたが、X方向の長さがZ´方向の長さより長くなるように形成されていてもよい。
The present invention is not limited to the embodiment described above.
For example, in the piezoelectric vibrating piece of the above embodiment, the length in the Z ′ direction is longer than the length in the X direction, but the length in the X direction is longer than the length in the Z ′ direction. It may be formed.
1、1a…圧電振動子 9…実装部材 10、10a、110、210…圧電振動片 20…圧電板 21…第1主面 23…第2主面 25…圧電板の側面 41、241…第1メサ部(メサ部) 41a…第1メサ部の頂面 41b…第1メサ部の第1側面(メサ部の側面) 41c…第1メサ部の第2側面(メサ部の側面) 41d…第1メサ部の第3側面(メサ部の側面) 41e…第1メサ部の第4側面(メサ部の側面) 46、246…第2メサ部(メサ部) 46a…第2メサ部の頂面 46b…第2メサ部の第1側面(メサ部の側面) 46c…第2メサ部の第2側面(メサ部の側面) 46d…第2メサ部の第3側面(メサ部の側面) 46e…第2メサ部の第4側面(メサ部の側面) 55…マウント電極 81…メサマスク 243、248…第1メサ段部(メサ段部) 243a、248a…第1メサ段部の頂面(メサ段部の頂面) 244、249…第2メサ段部(メサ段部) S…ウエハ
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記第1主面および前記第2主面のうち少なくとも一方に形成されたメサ部を有し、
前記メサ部の側面には、前記メサ部の頂面に連なる曲面が形成されている、
ことを特徴とする圧電振動片。 A piezoelectric vibrating piece having a piezoelectric plate formed by AT cut and having a first main surface, a second main surface, and side surfaces,
A mesa portion formed on at least one of the first main surface and the second main surface;
A curved surface connected to the top surface of the mesa portion is formed on the side surface of the mesa portion.
A piezoelectric vibrating piece characterized by that.
前記メサ部の全ての前記側面に、前記曲面が形成されている、
ことを特徴とする圧電振動片。 The piezoelectric vibrating piece according to claim 1,
The curved surface is formed on all the side surfaces of the mesa portion.
A piezoelectric vibrating piece characterized by that.
前記メサ部は、階段状に積層配置された複数のメサ段部を有し、
前記複数のメサ段部のうち少なくとも1つの前記メサ段部の側面には、前記メサ段部の頂面に連なる曲面が形成されている、
ことを特徴とする圧電振動片。 The piezoelectric vibrating piece according to claim 1 or 2,
The mesa portion has a plurality of mesa step portions stacked in a staircase pattern,
A curved surface connected to a top surface of the mesa step portion is formed on a side surface of at least one of the plurality of mesa step portions.
A piezoelectric vibrating piece characterized by that.
前記圧電板の側面には、前記第1主面および前記第2主面のうち少なくとも一方に連なる曲面が形成されている、
ことを特徴とする圧電振動片。 The piezoelectric vibrating piece according to any one of claims 1 to 3,
A curved surface connected to at least one of the first main surface and the second main surface is formed on a side surface of the piezoelectric plate.
A piezoelectric vibrating piece characterized by that.
前記第2主面に形成された一対のマウント電極と、前記第2主面に形成された第2メサ部と、を有し、
前記第2メサ部は、前記第2主面への投影幅が異なる複数の側面を有し、
前記第2メサ部の前記複数の側面のうち前記投影幅が最小となる第1側面を挟んで、前記第2メサ部の頂面の反対側に、前記一対のマウント電極のうち少なくとも一方が配置されている、
ことを特徴とする圧電振動片。 The piezoelectric vibrating piece according to any one of claims 1 to 4,
A pair of mount electrodes formed on the second main surface; and a second mesa portion formed on the second main surface;
The second mesa portion has a plurality of side surfaces with different projection widths on the second main surface,
At least one of the pair of mount electrodes is disposed on the opposite side of the top surface of the second mesa portion with the first side surface having the smallest projection width among the plurality of side surfaces of the second mesa portion interposed therebetween. Being
A piezoelectric vibrating piece characterized by that.
前記一対のマウント電極のうち一方の前記マウント電極は、前記第1側面を挟んで、前記第2メサ部の頂面の反対側に配置され、
前記一対のマウント電極のうち他方の前記マウント電極は、前記第2メサ部の前記複数の側面のうち前記第1側面とは異なる第2側面を挟んで、前記第2メサ部の頂面の反対側に配置され、
前記圧電振動片の前記一対のマウント電極と前記パッケージとの間に配置され、前記圧電振動片を前記パッケージにマウントする実装部材を有し、
前記一方のマウント電極上における前記実装部材の接触面積は、前記他方のマウント電極上における前記実装部材の接触面積より広い、
ことを特徴とする圧電振動子。 A piezoelectric vibrator in which the piezoelectric vibrating piece according to claim 5 is enclosed in a package.
The one mount electrode of the pair of mount electrodes is disposed on the opposite side of the top surface of the second mesa portion with the first side surface interposed therebetween,
The other mount electrode of the pair of mount electrodes is opposite to the top surface of the second mesa portion across a second side surface different from the first side surface among the plurality of side surfaces of the second mesa portion. Placed on the side
A mounting member disposed between the pair of mount electrodes of the piezoelectric vibrating piece and the package, and mounting the piezoelectric vibrating piece on the package;
The contact area of the mounting member on the one mount electrode is wider than the contact area of the mounting member on the other mount electrode,
A piezoelectric vibrator characterized by that.
前記圧電振動片は、前記第1主面および前記第2主面のうち少なくとも一方にメサ部を有し、
ウエハの表面に、前記メサ部の外形パターンのメサマスクを形成する工程と、
前記メサマスクを介して前記ウエハをエッチングし、前記メサ部の外形パターンを形成する工程と、
前記ウエハをウェットエッチングすることで、前記メサ部の側面に、前記メサ部の頂面に連なる曲面を形成する工程と、
を備えることを特徴とする圧電振動片の製造方法。 A method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece having a piezoelectric plate formed by AT cut and having a first main surface, a second main surface and a side surface,
The piezoelectric vibrating piece has a mesa portion on at least one of the first main surface and the second main surface,
Forming a mesa mask of the outer shape pattern of the mesa portion on the surface of the wafer;
Etching the wafer through the mesa mask to form an external pattern of the mesa portion;
Forming a curved surface connected to the top surface of the mesa portion on the side surface of the mesa portion by wet etching the wafer;
A method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece, comprising:
前記圧電板の側面には、前記第1主面および前記第2主面のうち少なくとも一方に連なる曲面が形成され、
前記メサ部の外形パターンを形成する工程および前記メサ部の側面に曲面を形成する工程のうち少なくとも一方の工程では、前記ウエハをウェットエッチングすることで、前記圧電板の側面に、前記第1主面および前記第2主面のうち少なくとも一方に連なる曲面を形成する、
ことを特徴とする圧電振動片の製造方法。 The method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece according to claim 8,
A curved surface connected to at least one of the first main surface and the second main surface is formed on a side surface of the piezoelectric plate,
In at least one of the step of forming the outer shape pattern of the mesa portion and the step of forming a curved surface on the side surface of the mesa portion, the first main main surface is formed on the side surface of the piezoelectric plate by wet etching the wafer. Forming a curved surface connected to at least one of the surface and the second main surface;
A method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece.
前記メサ部は、階段状に積層配置された複数のメサ段部を有し、
前記複数のメサ段部は、前記圧電板の厚さ方向の内側に配置された第1メサ段部と、前記圧電板の厚さ方向の外側に配置された第2メサ段部と、を有し、
前記メサマスクを形成する工程と、前記メサ部の外形パターンを形成する工程とを繰り返し行って、前記第1メサ段部および前記第2メサ段部を形成し、
前記メサ部の側面に曲面を形成する工程では、前記第1メサ段部の側面に、前記第1メサ段部の頂面に連なる曲面を形成し、
前記第1メサ段部の側面に曲面を形成する工程は、前記第2メサ段部の外形パターンを形成する工程において、前記ウエハをウェットエッチングすることで行う、
ことを特徴とする圧電振動片の製造方法。 In the manufacturing method of the piezoelectric vibrating piece according to claim 8 or 9,
The mesa portion has a plurality of mesa step portions stacked in a staircase pattern,
The plurality of mesa step portions include a first mesa step portion arranged on the inner side in the thickness direction of the piezoelectric plate and a second mesa step portion arranged on the outer side in the thickness direction of the piezoelectric plate. And
Repeating the step of forming the mesa mask and the step of forming the outer shape pattern of the mesa portion to form the first mesa step portion and the second mesa step portion;
In the step of forming a curved surface on the side surface of the mesa portion, a curved surface connected to the top surface of the first mesa step portion is formed on the side surface of the first mesa step portion,
The step of forming a curved surface on the side surface of the first mesa step portion is performed by wet etching the wafer in the step of forming the outer shape pattern of the second mesa step portion.
A method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece.
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