JP2016092755A - 圧電振動片および圧電振動子 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化に伴う実装時の短絡を防止できる圧電振動片を提供する。【解決手段】圧電振動片３は、並んで配置された一対の振動腕部３１，３２と、一対の振動腕部３１，３２の基端３１ｂ，３２ｂ同士を接続する基部３３と、一対の振動腕部３１，３２の長手方向（Ｙ方向）に沿って延在し、基部３３に基端が接続する支持腕部３４と、支持腕部３４のマウント面３４ａに、Ｙ方向に離間して配置された一対のマウント電極５３，５４と、を備えている。支持腕部３４は、側面における一対のマウント電極５３，５４の間に対応する領域に、支持腕部３４の厚さ方向に対して傾斜したテーパ面３８ａ，３９ａを有する。【選択図】図５

Description

本発明は、圧電振動片および圧電振動子に関するものである。

例えば、携帯電話や携帯情報端末機器には、時刻源や制御信号等のタイミング源、リファレンス信号源等に用いられるデバイスとして、水晶等を利用した圧電振動子を用いる場合が多い。この種の圧電振動子として、キャビティが形成されたパッケージ内に圧電振動片を気密封止したものが知られている。

圧電振動片としては、いわゆるセンターアームタイプのものが知られている。特許文献１には、基部によって互いに接続され、振動させるための電極を備えている２つの振動腕部を有する、いわゆるセンターアームタイプの圧電振動片が記載されている。

ところで、この種の圧電振動片では、支持腕部の一方の主面（マウント面）に設けられた２つのマウント電極と各振動腕部上に設けられた２系統の励振電極とは、基部を経由して形成された２系統の引き回し電極を介してそれぞれ接続されている。また、２つのマウント電極の互いの絶縁性を確保するために、それぞれのマウント電極は、支持腕部の長さ方向に間隔をおいて配置されている。したがって、支持腕部の表面上において、支持腕部の先端側に位置するマウント電極に接続された引き回し電極は、支持腕部の基端側に位置するマウント電極の近傍を通過することになる。

ところで、圧電振動片のパッケージへの実装時、支持腕部の基端側に位置するマウント電極を接合する導電性接合材が押し潰されて濡れ広がる。このため、特に圧電振動片の小型化の要求を満たすべく、支持腕部の幅寸法を狭くした場合には、基端側に位置するマウント電極と、支持腕部の先端側に位置するマウント電極に接続された引き回し電極とが、導電性接合材を介して短絡するおそれがある。

特開２００３−１６３５６８号公報

そこで、２系統の引き回し電極を、支持腕部の幅方向の両側面にそれぞれ形成し、支持腕部のマウント面とは反対側の主面にて引き回すことにより、マウント面において互いに絶縁されたマウント電極と引き回し電極とを十分に離間させることができる。これにより、互いに絶縁されたマウント電極と引き回し電極との短絡を防止することができると考えられる。

ところで、上述の圧電振動片のように、引き回し電極を支持腕部の側面に形成する場合には、側面に成膜された電極膜を分割して２系統の引き回し電極を形成する必要がある。しかしながら、支持腕部の側面は、主面に対して直交するように形成されているため、従来の各電極を形成する露光プロセスでは側面を十分に露光することができず、側面の電極膜をパターニングすることは困難である。したがって、従来技術では、小型化に伴う実装時の短絡を防止できる圧電振動片を提供することが困難であった。

そこで本発明は、小型化に伴う実装時の短絡を防止できる圧電振動片および圧電振動子を提供するものである。

本発明の圧電振動片は、並んで配置された一対の振動腕部と、前記一対の振動腕部の基端同士を接続する基部と、前記一対の振動腕部の長手方向に沿って延在し、前記基部に基端が接続する支持腕部と、前記支持腕部の一方の主面に、前記長手方向に離間して配置された一対のマウント電極と、を備え、前記支持腕部は、側面における前記一対のマウント電極の間に対応する領域に、前記支持腕部の厚さ方向に対して傾斜したテーパ面を有する、ことを特徴とする。
本発明によれば、支持腕部の側面に形成されたテーパ面が支持腕部の厚さ方向に対して傾斜しているため、電極膜をフォトリソグラフィ法によってパターニングする際に、テーパ面に形成された電極膜上のレジスト膜を支持腕部の厚さ方向から露光することが可能になる。これにより、支持腕部の側方から露光する必要がないため、電極形成時における露光の工数の増加を抑制できる。そしてテーパ面は、支持腕部の側面における一対のマウント電極の間に対応する位置に形成されているため、各マウント電極に接続し、支持腕部の側面に引き回される電極を、互いに絶縁した状態にパターニングすることができる。したがって、小型化に伴う実装時の短絡を防止できる圧電振動片が得られる。

上記の圧電振動片において、前記支持腕部は、前記側面から突出する異形部を備え、前記テーパ面は、前記異形部に形成されている、ことを特徴とする。
一般にエッチング残りにより発生する異形部には、結晶面がテーパ面として現れる。したがって、本発明によれば、側面にテーパ面を有する支持腕部を容易に形成することができる。

上記の圧電振動片において、前記支持腕部の前記側面には、段差部が形成され、前記異形部は、前記段差部に形成されている、ことを特徴とする。
一般に、エッチング残りは隙間の小さい部分で顕著に発生しやすいという性質を有する。したがって、本発明によれば、支持腕部の側面に段差部を形成することで、段差部の隅部に異形部を容易に形成することができる。

上記の圧電振動片において、前記支持腕部には、前記一対のマウント電極よりも基端側において、前記側面の一部に切欠き部が形成されている、ことを特徴とする。
本発明によれば、振動腕部によって励起された振動が、基部を介して支持腕部に伝搬するルートを狭くできるので、振動を振動腕部に閉じ込めることができる。これにより、小型化された圧電振動片の振動漏れを効果的に抑制でき、ＣＩ値が上昇するのを抑え、出力信号の品質が低下するのを抑えることができる。

上記の圧電振動片において、前記支持腕部は、前記一対の振動腕部の間に配置されている、ことを特徴とする。
本発明によれば、振動する一対の振動腕部が、パッケージに対して固定される支持腕部を中心に対称に配置されるため、振動特性を向上させることができる。また、パッケージへの固定部を基部に設ける必要がないため、圧電振動片の長さを短く形成でき、圧電振動片を小型化することができる。

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。
本発明によれば、上記圧電振動片は、小型化に伴う実装時の短絡を防止できるため、信頼性に優れた小型な圧電振動子が得られる。

本発明によれば、支持腕部の側面に形成されたテーパ面が支持腕部の厚さ方向に対して傾斜しているため、電極膜をフォトリソグラフィ法によってパターニングする際に、テーパ面に形成された電極膜上のレジスト膜を支持腕部の厚さ方向から露光することが可能になる。これにより、支持腕部の側方から露光する必要がないため、電極形成時における露光の工数の増加を抑制できる。そしてテーパ面は、支持腕部の側面における一対のマウント電極の間に対応する位置に形成されているため、各マウント電極に接続し、支持腕部の側面に引き回される電極を、互いに絶縁した状態にパターニングすることができる。したがって、小型化に伴う実装時の短絡を防止できる圧電振動片が得られる。

圧電振動子の外観斜視図である。 圧電振動子の内部構成図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。 圧電振動子の分解斜視図である。 第１実施形態に係る圧電振動片の平面図である。 第１実施形態に係る圧電振動片の平面図である。 図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図である。 図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における断面図である。 第１実施形態に係る圧電振動片の製造方法を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る他の圧電振動片の平面図である。 第１実施形態に係る他の圧電振動片の平面図である。 第１実施形態に係る他の圧電振動片の平面図である。 第１実施形態に係る他の圧電振動片の平面図である。 第１実施形態に係る他の圧電振動片の平面図である。 第１実施形態の変形例に係る圧電振動片の平面図である。 第２実施形態に係る圧電振動片の平面図である。 第２実施形態に係る圧電振動片の平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態、圧電振動子）
図１は、圧電振動子の外観斜視図である。図２は、圧電振動子の内部構成図であって、封口板を取り外した状態で圧電振動片を上方から見た図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。図４は、圧電振動子の分解斜視図である。

図１から図４に示すように、本実施形態の圧電振動子１は、内部に気密封止されたキャビティＣを有するパッケージ２と、キャビティＣ内に収容された音叉型の圧電振動片３と、を備えたセラミックパッケージタイプの表面実装型振動子とされている。

パッケージ２は、パッケージ本体５と、このパッケージ本体５に対して接合されると共に、パッケージ本体５との間にキャビティＣを形成する封口板６と、を備えている。
パッケージ本体５は、互いに重ね合わされた状態で接合された第１ベース基板１０および第２ベース基板１１と、第２ベース基板１１上に接合されたシールリング１２と、を備えている。

第１ベース基板１０および第２ベース基板１１の四隅には、平面視１／４円弧状の切欠部１５が、両ベース基板１０，１１の厚み方向の全体に亘って形成されている。これら第１ベース基板１０および第２ベース基板１１は、例えばウエハ状のセラミック基板を２枚重ねて接合した後、両セラミック基板を貫通する複数のスルーホールを行列状に形成し、その後、各スルーホールを基準としながら両セラミック基板を格子状に切断することで作製される。その際、スルーホールが４分割されることで、切欠部１５となる。
また、第２ベース基板１１の上面は、圧電振動片３がマウントされる内壁に対応する実装面１１ａとされている。

なお、第１ベース基板１０および第２ベース基板１１はセラミックス製としたが、その具体的なセラミックス材料としては、例えばアルミナ製のＨＴＣＣ（Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−Ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ）や、ガラスセラミックス製のＬＴＣＣ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−Ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ）等が挙げられる。

シールリング１２は、第１ベース基板１０および第２ベース基板１１の外形よりも一回り小さい導電性の枠状部材であり、第２ベース基板１１の実装面１１ａに接合されている。具体的には、シールリング１２は、銀ロウ等のロウ材や半田材等による焼付けによって実装面１１ａ上に接合、あるいは、実装面１１ａ上に形成（例えば、電解メッキや無電解メッキの他、蒸着やスパッタ等により）された金属接合層に対する溶着等によって接合されている。

なお、シールリング１２の材料としては、例えばニッケル基合金等が挙げられ、具体的にはコバール、エリンバー、インバー、４２−アロイ等から選択すれば良い。特に、シールリング１２の材料としては、セラミック製とされている第１ベース基板１０および第２ベース基板１１に対して熱膨張係数が近いものを選択することが好ましい。例えば、第１ベース基板１０および第２ベース基板１１として、熱膨張係数６．８×１０^-6／℃のアルミナを用いる場合には、シールリング１２としては、熱膨張係数５．２×１０^-6／℃のコバールや、熱膨張係数４．５〜６．５×１０^-6／℃の４２−アロイを用いることが好ましい。

封口板６は、シールリング１２上に重ねられた導電性基板であり、シールリング１２に対する接合によってパッケージ本体５に対して気密に接合されている。そして、この封口板６とシールリング１２と第２ベース基板１１の実装面１１ａとで画成された空間が、気密に封止された前記キャビティＣとして機能する。

なお、封口板６の溶接方法としては、例えばローラ電極を接触させることによるシーム溶接や、レーザ溶接、超音波溶接等が挙げられる。また、封口板６とシールリング１２との溶接をより確実なものとするため、互いになじみの良いニッケルや金等の接合層を、少なくとも封口板６の下面と、シールリング１２の上面とにそれぞれ形成することが好ましい。

ところで、第２ベース基板１１の実装面１１ａには、圧電振動片３との接続電極である一対の電極パッド２０Ａ，２０Ｂが圧電振動子１の長手方向に間隔をあけて形成されていると共に、第１ベース基板１０の下面には、一対の外部電極２１Ａ，２１Ｂが圧電振動子１の長手方向に間隔をあけて形成されている。これら電極パッド２０Ａ，２０Ｂおよび外部電極２１Ａ，２１Ｂは、例えば蒸着やスパッタ等で形成された単一金属による単層膜、又は異なる金属が積層された積層膜であり、互いにそれぞれ導通している。

すなわち、第１ベース基板１０には、一方の外部電極２１Ａに導通し、第１ベース基板１０をその厚み方向に貫通する一方の第１貫通電極２２Ａが形成されている。また、第２ベース基板１１には、一方の電極パッド２０Ａに導通し、第２ベース基板１１をその厚み方向に貫通する一方の第２貫通電極２３Ａが形成されている。そして、第１ベース基板１０と第２ベース基板１１との間に、一方の第１貫通電極２２Ａと一方の第２貫通電極２３Ａとを接続する一方の接続電極２４Ａが形成されている。これにより、一方の電極パッド２０Ａと一方の外部電極２１Ａとが互いに導通している。

また、第１ベース基板１０には、他方の外部電極２１Ｂに導通し、第１ベース基板１０をその厚み方向に貫通する他方の第１貫通電極２２Ｂが形成されている。また、第２ベース基板１１には、他方の電極パッド２０Ｂに導通し、第２ベース基板１１をその厚み方向に貫通する他方の第２貫通電極２３Ｂが形成されている。そして、第１ベース基板１０と第２ベース基板１１との間に、他方の第１貫通電極２２Ｂと他方の第２貫通電極２３Ｂとを接続する他方の接続電極２４Ｂが形成されている。これにより、他方の電極パッド２０Ｂと他方の外部電極２１Ｂとが互いに導通している。
なお、他方の接続電極２４Ｂは、後述する凹部１７を回避するように、例えばシールリング１２の下方を該シールリング１２に沿って延在するようにパターニングされている。

第２ベース基板１１の実装面１１ａには、後述する圧電振動片３の一対の振動腕部３１，３２の先端３１ａ，３２ａに対向する部分に、凹部１７が形成されている。この凹部１７は、落下等による衝撃の影響によって、振動腕部３１，３２がその厚み方向に変位（撓み変形）した際に、振動腕部３１，３２の先端３１ａ，３２ａとの接触を回避するためのものである。凹部１７は、第２ベース基板１１を貫通する貫通孔とされていると共に、シールリング１２の内側において四隅が丸み帯びた平面視矩形状に形成されている。

（圧電振動片）
図５は、第１実施形態に係る圧電振動片の平面図であって、パッケージへ実装した状態において実装面側から見たときの平面図である。図６は、第１実施形態に係る圧電振動片の平面図であって、パッケージへ実装した状態において封口板側から見たときの平面図である。なお、図５および図６では、わかりやすくするために、後述する各電極５１〜５６に対して便宜上ハッチングを付している。
圧電振動片３は、水晶、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等の圧電材料から形成された音叉型の振動片であり、所定の電圧が印加されたときに振動するものである。なお、以下の説明では、圧電材料として水晶を例に挙げて説明する。図５および図６に示すように、圧電振動片３は、所定方向に延びるとともに、並んで配置された一対の振動腕部３１，３２と、一対の振動腕部３１，３２の基端３１ｂ，３２ｂ同士を接続する基部３３と、一対の振動腕部３１，３２の間において基部３３に基端が接続する支持腕部３４と、を有する。

なお、以下圧電振動片３の構成を説明する際には、一対の振動腕部３１，３２の並設方向をＸ方向、一対の振動腕部３１，３２の長手方向をＹ方向、Ｘ方向およびＹ方向に直交する方向（支持腕部３４の厚さ方向）をＺ方向とする。ここで、Ｘ方向において、支持腕部３４に対する振動腕部３２側を＋Ｘ側とし、支持腕部３４に対する振動腕部３１側を−Ｘ側としている。また、Ｙ方向において、振動腕部３１，３２の先端側を＋Ｙ側とし、振動腕部３１，３２の基端側を−Ｙ側としている。また、Ｚ方向において、圧電振動片３の主面のうち、パッケージ２の実装面１１ａに対向する主面（図５に示す主面。以下、「マウント面」という。）側を−Ｚ側とし、反対の主面（図６に示す主面。以下、「反マウント面」という。）側を＋Ｚ側とする。

図５に示すように、一対の振動腕部３１，３２は、Ｙ方向に沿って互いに平行に延在し、Ｙ方向における基端３１ｂ，３２ｂ側を固定端として、先端３１ａ，３２ａ側が自由端として振動する。一対の振動腕部３１，３２は、例えば、先端３１ａ，３２ａ側の幅が基端３１ｂ，３２ｂ側に比べて拡大されたハンマーヘッドタイプであって、振動腕部３１，３２の先端３１ａ，３２ａ側の重量および振動時の慣性モーメントが増大させられている。これによって、振動腕部３１，３２は振動し易くなり、振動腕部３１，３２の長さを短くすることができ、小型化が図られている。一対の振動腕部３１，３２の長さは、例えば１ｍｍ程度となっている。なお、一対の振動腕部３１，３２は、ハンマーヘッドタイプに限定されるものではない。

図７は、図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図である。
図７に示すように、一対の振動腕部３１，３２は、厚さ方向（Ｚ方向）両側の両主面３１ｃ，３２ｃ上に、Ｙ方向に沿ってそれぞれ形成された溝部４１を備えている。図５および図６に示すように、溝部４１は、例えば、振動腕部３１，３２の基端３１ｂ，３２ｂから、先端３１ａ，３２ａ側の幅が拡大される部分に至る間に形成されている。

一対の振動腕部３１，３２の表面上には、これら振動腕部３１，３２をその幅方向（Ｘ方向）に振動させる２系統の第１励振電極５１および第２励振電極５２（以下「各励振電極５１，５２」という場合がある。）を備えている。各励振電極５１，５２は、一対の振動腕部３１，３２の表面上に互いに電気的に絶縁された状態でパターニングされ、一対の振動腕部３１，３２を所定の周波数で振動させることができるように配設されている。

第１励振電極５１は、振動腕部３１の溝部４１上と、振動腕部３２の両側面３２ｄ,３２ｅ（図７参照）上および先端３２ａ近傍と、に連続して設けられている。具体的には、第１励振電極５１は、振動腕部３１上において、反マウント面側（＋Ｚ側）の溝部４１に形成された部分電極５１ａと、マウント面側（−Ｚ側）の溝部４１に形成された部分電極５１ｂと、を有する。また、第１励振電極５１は、振動腕部３２上において、支持腕部３４に対向する側の側面３２ｄに形成された部分電極５１ｃと、外側の側面３２ｅに形成された部分電極５１ｄと、を有する。

また、第２励振電極５２は、振動腕部３１の両側面３１ｄ，３１ｅ（図７参照）上および先端３１ａ近傍と、振動腕部３２の溝部４１上と、に連続して設けられている。具体的には、第２励振電極５２は、振動腕部３１上において、支持腕部３４に対向する側の側面３１ｄに形成された部分電極５２ａと、外側の側面３１ｅに形成された部分電極５２ｂと、を有する。また、第２励振電極５２は、振動腕部３２上において、反マウント面側（＋Ｚ側）の溝部４１に形成された部分電極５２ｃと、マウント面側（−Ｚ側）の溝部４１に形成された部分電極５２ｄと、を有する。

基部３３は、Ｘ方向に沿って延在する矩形状に形成されている。基部３３は、Ｘ方向の長さが、例えば、０．５ｍｍ程度となっている。基部３３には、一対の振動腕部３１，３２の各基端３１ｂ，３２ｂが一体に接続固定されている。

支持腕部３４は、Ｙ方向に沿って延在する幅狭部３５と、幅狭部３５の＋Ｙ側の端部から＋Ｙ側に向かって延びる幅広部３６と、を有する。幅狭部３５は、−Ｙ側の端部において、基部３３のＸ方向略中央に接続している。幅広部３６は、Ｚ方向から見て−Ｙ側の辺におけるＸ方向略中央において幅狭部３５と接続している。これにより幅広部３６は、幅狭部３５のＸ方向両側面との間で、一対の段差部３７を形成している。

図８は、図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における断面図である。
支持腕部３４は、各段差部３７において、側面から突出する第１異形部３８および第２異形部３９（以下「各異形部３８，３９」という場合がある。）を備えている。
図８に示すように、第１異形部３８は、断面視三角形状で、Ｚ方向に対して傾斜した平面状の一対のテーパ面３８ａを有する。図５および図８に示すように、一対のテーパ面３８ａのうち、−Ｚ側のテーパ面３８ａは、段差部３７の隅部において支持腕部３４のマウント面３４ａに接続するとともに、（＋Ｘ，−Ｙ）方向に向かうにしたがい＋Ｚ方向に向かって傾斜している。図６および図８に示すように、一対のテーパ面３８ａのうち、＋Ｚ側のテーパ面３８ａは、段差部３７の隅部において支持腕部３４の反マウント面３４ｂに接続するとともに、（＋Ｘ，−Ｙ）方向に向かうにしたがい−Ｚ方向に向かって傾斜している。そして、一対のテーパ面３８ａは、（＋Ｘ，−Ｙ）側の端辺同士が接続している。図５に示すように、上記構成により第１異形部３８は、Ｚ方向から見て＋Ｘ側の段差部３７の隅部を埋めるように形成されている。

また、図５および図８に示すように、第２異形部３９は、第１異形部３８と同様に形成され、Ｚ方向に対して傾斜した平面状の一対のテーパ面３９ａを有する。第２異形部３９は、Ｚ方向から見て−Ｘ側の段差部３７の隅部を埋めるように形成されている。

各異形部３８，３９は、後述する圧電振動片３の外形を形成するウェットエッチング時に形成されるエッチング残りである。エッチング残りは、水晶が結晶軸毎に異なるエッチングレートを有するという性質により形成される。このため、第１異形部３８のテーパ面３８ａおよび第２異形部３９のテーパ面３９ａ（以下「各テーパ面３８ａ，３９ａ」という場合がある。）は、水晶結晶の自然結晶面で形成されている。

図５に示すように、支持腕部３４のマウント面３４ａ上には、Ｙ方向に離間して配置された第１マウント電極５３および第２マウント電極５４（以下「各マウント電極５３，５４」という場合がある。）が設けられている。各マウント電極５３，５４は、圧電振動片３をパッケージ２に実装する際のマウント部として機能する。第１マウント電極５３は、支持腕部３４の幅狭部３５に形成され、Ｙ方向において各異形部３８，３９と重ならない位置に配置されている。第２マウント電極５４は、支持腕部３４の幅広部３６に形成され、Ｙ方向において各異形部３８，３９と重ならない位置に配置されている。各マウント電極５３，５４は、支持腕部３４のマウント面３４ａ上において、それぞれＸ方向の全体に亘って配置されている。

図５および図６に示すように、支持腕部３４から基部３３を経由して一対の振動腕部３１，３２に至る経路には、第１マウント電極５３と第１励振電極５１とを接続する第１引き回し電極５５と、第２マウント電極５４と第２励振電極５２とを接続する第２引き回し電極５６と、が設けられている。

第１引き回し電極５５は、部分電極５５ａ〜５５ｊを有する。部分電極５５ａは、第１マウント電極５３の−Ｘ側の辺に連続し、幅狭部３５の−Ｘ側の側面に形成されている。このとき、部分電極５５ａは、幅狭部３５の−Ｘ側の側面の＋Ｙ側の領域において、Ｚ方向に沿う面のみに形成されている。すなわち部分電極５５ａは、第２異形部３９のテーパ面３９ａを除いて形成されている。図６に示すように、この部分電極５５ａに連続させて、幅狭部３５における反マウント面３４ｂ上には、Ｚ方向視において第１マウント電極５３の−Ｘ側の領域と重複する部分電極５５ｂが形成されている。さらに、幅狭部３５における反マウント面３４ｂ上には、部分電極５５ｂから基部３３に向かって、Ｙ方向に沿って延びる部分電極５５ｃが形成されている。基部３３の反マウント面上には、部分電極５５ｃの−Ｙ側の端部と、第１励振電極５１の部分電極５１ａにおける−Ｙ側の端部とを接続する部分電極５５ｄが形成されている。

図５および図６に示すように、第１引き回し電極５５の部分電極５５ｅは、第１マウント電極５３の＋Ｘ側の辺に連続し、幅狭部３５の側面に形成されている。このとき、部分電極５５ｅは、幅狭部３５の＋Ｘ側の側面の＋Ｙ側の領域において、Ｚ方向に沿う面のみに形成されている。すなわち部分電極５５ｅは、第１異形部３８のテーパ面３８ａを除いて形成されている。図６に示すように、この部分電極５５ｅに連続させて、幅狭部３５における反マウント面３４ｂ上には、Ｚ方向視において第１マウント電極５３の＋Ｘ側の領域と重複する部分電極５５ｆが形成されている。さらに、幅狭部３５における反マウント面３４ｂ上には、部分電極５５ｆから基部３３に向かって、Ｙ方向に沿って延びる部分電極５５ｇが形成されている。基部３３の反マウント面上には、部分電極５５ｇの−Ｙ側の端部と、第１励振電極５１の部分電極５１ｃにおける−Ｙ側の端部とを接続する部分電極５５ｈが形成されている。

また、図５に示すように、幅狭部３５におけるマウント面３４ａ上には、第１マウント電極５３の−Ｙ側の辺から基部３３に向かって突出する部分電極５５ｉが形成されている。さらに、基部３３のマウント面上には、部分電極５５ｉの−Ｙ側の端部と、第１励振電極５１の部分電極５１ｂ，５１ｃにおける−Ｙ側の一対の端部とを接続する部分電極５５ｊが形成されている。

図５および図６に示すように、第２引き回し電極５６は、部分電極５６ａ〜５６ｅを有する。部分電極５６ａは、第２マウント電極５４の＋Ｙ側の辺およびＸ方向両側の辺に連続し、幅広部３６の側面に形成されている。このとき、部分電極５６ａは、幅広部３６の−Ｙ側の側面において、Ｚ方向に沿う面のみに形成されている。すなわち部分電極５６ａは、各テーパ面３８ａ，３９ａを除いて形成されている。

図６に示すように、幅広部３６における反マウント面３４ｂ上には、部分電極５６ａに連続させて、Ｚ方向視において第２マウント電極５４と重複する部分電極５６ｂが形成されている。さらに、支持腕部３４の反マウント面３４ｂ上には、部分電極５６ｂの−Ｙ側の辺の中央から基部３３に向かって、Ｙ方向に沿って突出する部分電極５６ｃが形成されている。部分電極５６ｃは、第１引き回し電極５５の部分電極５５ｂおよび５５ｃと、部分電極５５ｆおよび５５ｇとの間を通っている。基部３３の反マウント面上には、部分電極５６ｃの−Ｙ側の端部と、第２励振電極５２の部分電極５２ｂ，５２ｃにおける−Ｙ側の一対の端部とを接続する部分電極５６ｄが形成されている。
また、図５に示すように、基部３３のマウント面上には、第２励振電極５２の部分電極５２ｂ，５２ｄにおける−Ｙ側の一対の端部同士を接続する部分電極５６ｅが形成されている。

上述のように形成された第１引き回し電極５５および第２引き回し電極５６（以下「各引き回し電極５５，５６」という場合がある。）は、互いに絶縁された状態でパターニングされている。後述する各電極５１〜５６をパターニングする露光時においては、Ｚ方向に対して傾斜している各テーパ面３８ａ，３９ａも、Ｚ方向からの紫外光の照射により露光することができる。このとき、各テーパ面３８ａ，３９ａは、マウント面３４ａおよび反マウント面３４ｂに接続しているため、上記露光時において感光する領域をマウント面３４ａから各テーパ面３８ａ，３９ａを介して反マウント面３４ｂに至って連続して設けることができる。これにより、各引き回し電極５５，５６は、支持腕部３４の側面において先端側と基端側とで分割される。
第１マウント電極５３から第１引き回し電極５５を経由して第１励振電極５１まで至る導電部は、連続してパターニングされることによって形成されている。また、第２マウント電極５４から第２引き回し電極５６を経由して第２励振電極５２まで至る導電部は、連続してパターニングされることによって形成されている。

図２から図４に示すように、上記のように構成された圧電振動片３が、気密封止されたパッケージ２のキャビティＣ内に収容され、圧電振動片３の支持腕部３４のマウント面３４ａに設けられた各マウント電極５３，５４（図５参照）が、パッケージ２の第２ベース基板１１の実装面１１ａに設けられた２つの電極パッド２０Ａ，２０Ｂにそれぞれ導電性接着剤を介して電気的および機械的に接合されている。これにより、圧電振動片３は、支持腕部３４により第２ベース基板１１の実装面１１ａ上から浮いた状態で支持され、基部３３を介して、一対の振動腕部３１，３２の基端３１ｂ，３２ｂ側が片持ち支持される。

そして、外部電極２１Ａ，２１Ｂに所定の電圧が印加されると、各励振電極５１，５２に電流が流れ、これら各励振電極５１，５２同士の相互作用により一対の振動腕部３１，３２が、例えば互いに接近、離間する方向（Ｘ方向）に所定の共振周波数で振動する。この一対の振動腕部３１，３２の振動は、時刻源、制御信号のタイミング源やリファレンス信号源などとして用いられる。

なお、各マウント電極５３，５４を電極パッド２０Ａ，２０Ｂに接合する導電性接合材として、導電性接着剤の代わりに金属バンプを使用することも可能である。導電性接着剤と金属バンプの共通点は、接合初期の段階において流動性を持ち、接合後期の段階において固化して接合強度を発現する性質の導電性接合材であるということである。

（第１実施形態、圧電振動片の製造方法）
以下、本実施形態の圧電振動片３の製造方法について説明する。なお、以下の説明における各構成部品の符号については、図５および図６を参照されたい。
図９は、第１実施形態に係る圧電振動片の製造方法を示すフローチャートである。

図９に示すように、本実施形態の圧電振動片３の製造方法は、圧電材料からなるウエハから圧電振動片３の外形形状を有する圧電板を形成する外形形成工程Ｓ１と、圧電板の振動腕部上に溝部を形成する溝部形成工程Ｓ３と、圧電板に電極膜を成膜する電極成膜工程Ｓ５と、電極膜の表面にフォトレジスト膜を成膜するレジスト成膜工程Ｓ７と、フォトレジスト膜を露光する露光工程Ｓ９と、電極膜をエッチングするエッチング工程Ｓ１１と、フォトレジスト膜を除去するレジスト剥離工程Ｓ１３と、を備えている。

（外形形成工程）
まず外形形成工程Ｓ１を行う。外形形成工程Ｓ１では、圧電材料からなるウエハから圧電振動片３の外形を有する圧電板を形成する。
具体的には、まずウエハの両面にエッチング保護膜およびフォトレジスト膜を順に成膜する。次いで、圧電振動片３の外形パターンが形成された外形形成用フォトマスクを用いて、フォトレジスト膜を露光し、フォトレジスト膜に圧電振動片３の外形パターンを形成する。なお、外形形成用フォトマスクの遮光パターンは、圧電振動片３の外形のうち各異形部３８，３９を除く領域のＺ方向視における形状に一致している。

次いで、圧電振動片３の外形パターンが形成されたフォトレジスト膜をマスクとして、エッチング保護膜にエッチングを行い、ウエハの両面にエッチング保護膜による圧電振動片３の外形パターンの外形マスクを形成する。なお、この外形マスクのＺ方向視における形状は、圧電振動片３の外形のうち各異形部３８，３９を除く領域のＺ方向視における形状に一致している。この外形マスクを用いてウエハをウェットエッチングすることで、圧電振動片３の外形形状を有する圧電板が形成される。
この際、圧電板にはエッチング残りが形成される。エッチング残りは、隙間の小さい部分で顕著に発生しやすいという性質を有する。このため本実施形態では、エッチング残りは、各異形部３８，３９として、幅狭部３５と幅広部３６とにより形成された段差部３７の隅部に形成される。なお、各異形部３８，３９が有する各テーパ面３８ａ，３９ａは、上述のように水晶結晶の自然結晶面により形成され、面方向がＺ方向に対して傾斜している。
次いで、エッチング保護膜およびフォトレジスト膜を除去する。

（溝部形成工程）
次に溝部形成工程Ｓ３を行う。溝部形成工程Ｓ３では、圧電板の振動腕部３１，３２上に溝部４１を形成する。
具体的には、圧電板の全面に、再度エッチング保護膜およびフォトレジスト膜を順に成膜する。次いで、遮光パターンとして溝部４１の外形パターンが形成された溝部形成用フォトマスクを用いて、外形形成工程Ｓ１における外形マスクの形成と同様に、エッチング保護膜による溝部４１の外形マスクを形成する。次いで、圧電板に対してハーフエッチングを行い、溝部４１を形成する。その後、エッチング保護膜およびフォトレジスト膜を除去することで、溝部４１を備える圧電板が形成される。

（電極成膜工程）
次に電極成膜工程Ｓ５を行う。電極成膜工程Ｓ５では、圧電板の全面に、スパッタリング法や蒸着法などにより電極膜を成膜する。電極膜は、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。

（レジスト成膜工程）
次にレジスト成膜工程Ｓ７を行う。レジスト成膜工程Ｓ７では、スピンコート法などにより電極膜の表面にレジスト材料を塗布して、フォトレジスト膜を形成する。このレジスト材料は紫外光に感光感度を持つ樹脂をベースとした化合物であり、本実施形態では露光された部分が軟化して除去可能な、いわゆるポジ型のフォトレジストを採用している。

（露光工程）
次に露光工程Ｓ９を行う。露光工程Ｓ９では、圧電板の両主面のフォトレジスト膜をＺ方向両側から露光する。
具体的には、まず第１の電極形成用フォトマスクを用いて、圧電板の＋Ｚ側の主面上のフォトレジスト膜に対してＺ方向に沿って紫外光を露光する。第１の電極形成用フォトマスクにおける遮光パターンは、圧電振動片３の反マウント面上における各電極５１〜５６の形状に一致している。この際、圧電板のうち、面方向がＺ方向に沿う側面は露光されない一方で、面方向がＺ方向に対して傾斜している各テーパ面３８ａ，３９ａは露光される。

次いで、第２の電極形成用フォトマスクを用いて、圧電板の−Ｚ側の主面上のフォトレジスト膜に対してＺ方向に沿って紫外光を露光する。第２の電極形成用フォトマスクにおける遮光パターンは、圧電振動片３のマウント面上における各電極５１〜５６の形状に一致している。この際、第１の電極形成用フォトマスクを用いた露光と同様に、圧電板のうち、面方向がＺ方向に沿う側面は露光されない一方で、面方向がＺ方向に対して傾斜している各テーパ面３８ａ，３９ａは露光される。

フォトレジスト膜を露光した後、現像液によりフォトレジスト膜の不要部分（露光部分）を除去して加熱工程等を経て、フォトレジスト膜を固化させる。これにより、圧電板の外表面上に、電極パターンに対応する形状のエッチングマスクが形成される。

（エッチング工程）
次に、エッチング工程Ｓ１１を行う。エッチング工程Ｓ１１では、エッチングマスクを介して電極膜のエッチングを行い、マスクされていない電極膜を選択的に除去する。このエッチング加工には、電極膜およびエッチングマスクが形成された圧電板を、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。
この際、各テーパ面３８ａ，３９ａ上には、電極膜が露出した状態にあるため、エッチング加工により各テーパ面３８ａ，３９ａ上の電極膜は完全に除去される。これにより、支持腕部３４の側面における電極膜は、各異形部３８，３９を挟んで幅狭部３５側と幅広部３６側とで分割され、各引き回し電極５５，５６を互いに絶縁した状態にパターニングすることができる。

（レジスト剥離工程）
次に、レジスト剥離工程Ｓ１３を行う。レジスト剥離工程Ｓ１３では、上記エッチングマスクを除去する。これにより、図５および図６に示すように、圧電振動片３が形成される。
以上により、圧電振動片３の製造は終了する。

このように、本実施形態の圧電振動片３は、支持腕部３４が、側面における第１マウント電極５３と第２マウント電極５４との間に対応する領域に、Ｚ方向に対して傾斜したテーパ面３８ａ，３９ａを有する。
この構成によれば、支持腕部３４の側面に形成された各テーパ面３８ａ，３９ａが、Ｚ方向に対して傾斜しているため、電極膜をフォトリソグラフィ法によってパターニングする際に、各テーパ面３８ａ，３９ａに形成された電極膜上のレジスト膜をＺ方向から露光することが可能になる。これにより、支持腕部３４の側方から露光する必要がないため、電極形成時における露光の工数の増加を抑制できる。そして各テーパ面３８ａ，３９ａは、支持腕部３４の側面における各マウント電極５３，５４の間に対応する位置に形成されているため、支持腕部３４の側面に引き回される各引き回し電極５５，５６を互いに絶縁した状態にパターニングすることができる。したがって、小型化に伴う実装時の短絡を防止できる圧電振動片３が得られる。

また、本実施形態の圧電振動片３は、支持腕部３４が側面から突出する各異形部３８，３９を備え、各テーパ面３８ａ，３９ａが各異形部３８，３９に形成されている。
一般にエッチング残りにより発生する各異形部３８，３９には、水晶結晶の自然結晶面が各テーパ面３８ａ，３９ａとして現れるしたがって、側面に各テーパ面３８ａ，３９ａを有する支持腕部３４を容易に形成することができる。

また、本実施形態の圧電振動片３は、支持腕部３４の側面に段差部３７が形成され、各異形部３８，３９が段差部３７に形成されている。
一般に、エッチング残りは隙間の小さい部分で顕著に発生しやすいという性質を有する。したがって、支持腕部３４の側面に段差部３７を形成することで、段差部３７の隅部に各異形部３８，３９を容易に形成することができる。

また、本実施形態の圧電振動片３は、支持腕部３４が、一対の振動腕部３１，３２の間に配置されている。
この構成によれば、振動する一対の振動腕部３１，３２が、パッケージ２に対して固定される支持腕部３４を中心に対称に配置されるため、振動特性を向上させることができる。また、パッケージ２への固定部を基部３３に設ける必要がないため、圧電振動片３の長さを短く形成でき、圧電振動片３を小型化することができる。

本実施形態の圧電振動子１は、上記圧電振動片３を備えている。圧電振動片３は、小型化に伴う実装時の短絡を防止できるため、信頼性に優れた小型な圧電振動子が得られる。

なお、圧電振動片３の支持腕部３４の形状は、上記形状に限定されるものではない。
図１０〜１４は、第１実施形態に係る他の圧電振動片の平面図であり、マウント面側から見たときの平面図である。

図５および図６に示す圧電振動片３における支持腕部３４の段差部３７は、Ｚ方向視において、垂直な隅部および角部を有する一段の段差形状に形成されていた。
これに対して、図１０に示すように、支持腕部３４の段差部３７は、Ｚ方向視において鋭角な隅部および角部を有する段差形状に形成されてもよい。この形状によれば、段差部３７の隅部が狭くなるため、隙間の小さい部分で顕著に発生しやすい各異形部３８，３９（エッチング残り）をより確実に形成することができる。
また、図１１に示すように、支持腕部３４の段差部３７は、Ｚ方向視において、複数段の段差形状に形成されてもよい。この形状によれば、段差部３７の段差の数に応じて各異形部３８，３９が形成されるため、支持腕部３４の側面において各引き回し電極５５，５６を先端側と基端側との間でより確実に分割することができる。

また、図５および図６に示す圧電振動片３における支持腕部３４は、Ｚ方向視において、先端側（幅広部３６）の幅が段差部３７を介した基端側（幅狭部３５）の幅よりも広い、先太りの形状に形成されていた。
これに対して、図１２に示すように、支持腕部３４は、Ｚ方向視において、先端側の幅が段差部３７を介した基端側の幅より狭い、先細りの形状に形成されてもよい。この形状によれば、支持腕部３４の基端における幅を広く確保することができるため、支持腕部３４と基部３３との接続部における機械的強度を高めることができる。なお、この場合、図１３に示すように、段差部３７が有する隅部および角部は鈍角であってもよい。
また、図１４に示すように、支持腕部３４は、Ｚ方向視において、延在方向の中心軸が段差部３７を介して先端側と基端側とでＸ方向にずれたクランク状に形成されてもよい。この形状によれば、支持腕部３４の幅が一対の段差部３７の間で狭くなるため、パッケージ２への実装時にマウント面３４ａ上において濡れ広がる導電性接着剤が、一対の段差部３７の間を越えて濡れ広がることを抑制できる。

（第１実施形態の変形例、圧電振動片）
次に第１実施形態の変形例に係る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平面図であり、マウント面側から見たときの平面図である。
図１５に示す圧電振動片１０３では、支持腕部１３４の基端に一対の切欠き部１４３（ノッチ）を形成した点で、図５に示す第１実施形態と異なっている。なお、図５および図６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。

図１５に示すように、支持腕部１３４には、各マウント電極１５３，１５４よりも基端側において、Ｘ方向両側の側面の一部に一対の切欠き部１４３が形成されている。各切欠き部１４３は、Ｚ方向視において矩形状に形成され、支持腕部１３４の側面から内側に向けて窪んでいる。
この構成によれば、振動腕部１３１，１３２によって励起された振動が、基部１３３を介して支持腕部１３４に伝搬するルートを狭くできるので、振動を振動腕部１３１，１３２に閉じ込めることができる。これにより、小型な圧電振動片１０３の振動漏れを効果的に抑制でき、ＣＩ値が上昇するのを抑え、出力信号の品質が低下するのを抑えることができる。

なお、図１５中において仮想線により示したように、各切欠き部１４３には、テーパ面１４４ａを有する異形部１４４を形成することができる。異形部１４４は、段差部１３７に形成された各異形部１３８，１３９と同様に、隙間の小さい部分に発生するエッチング残りである。この異形部１４４が有するテーパ面１４４ａにより、第１引き回し電極１５５の部分電極１５５ａと、第２励振電極１５２の部分電極１５２ａとを分割することができる。

（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１６は、第２実施形態に係る圧電振動片の平面図であり、マウント面側から見たときの平面図である。図１７は、第２実施形態に係る圧電振動片の平面図であり、反マウント面側から見たときの平面図である。

図５および図６に示す圧電振動片３は、支持腕部３４が一対の振動腕部３１，３２の間に配置されていた。これに対して、図１６および図１７に示す圧電振動片２０３は、支持腕部２３４が一対の振動腕部２３１，２３２の側方に配置されている点で、異なっている。

図１６に示すように、基部２３３は、一対の振動腕部２３１，２３２の基端を接続するとともに、−Ｘ側の端部で支持腕部２３４の基端に接続している。
支持腕部２３４は、Ｙ方向に沿って延在する幅狭部２３５と、幅狭部２３５の＋Ｙ側の端部から＋Ｙ側に向かって延びる幅広部２３６と、を有している。支持腕部２３４は、図５に示す第１実施形態の圧電振動片３における支持腕部３４と同様に、幅狭部２３５と幅広部２３６との間に一対の段差部２３７を有している。一対の段差部２３７のうち、＋Ｘ側の段差部２３７は、テーパ面２３８ａを備えた第１異形部２３８を有している。一対の段差部２３７のうち、−Ｘ側の段差部２３７は、テーパ面２３９ａを備えた第２異形部２３９を有している。

支持腕部２３４のマウント面２３４ａ上には、第１マウント電極２５３および第２マウント電極２５４が設けられている。第１マウント電極２５３は、支持腕部２３４の幅広部２３６に形成され、Ｙ方向において各異形部２３８，２３９と重ならない位置に配置されている。第２マウント電極２５４は、支持腕部２３４の幅狭部２３５に形成され、Ｙ方向において各異形部２３８，２３９と重ならない位置に配置されている。

図１６および図１７に示すように、支持腕部２３４の側面には、第１引き回し電極２５５および第２引き回し電極２５６が設けられている。第１引き回し電極２５５は、幅広部２３６の側面に形成されている。このとき、第１引き回し電極２５５は、幅広部２３６の−Ｙ側の側面のうち、各テーパ面２３８ａ，２３９ａを除く領域に形成されている。第２引き回し電極２５６は、幅狭部２３５の側面に形成されている。このとき、第２引き回し電極２５６は、幅狭部２３５の側面の内、各テーパ面２３８ａ，２３９ａを除く領域に形成されている。

このように、圧電振動片２０３が、支持腕部２３４を一対の振動腕部２３１，２３２の側方に備えた構成であっても、支持腕部２３４が側面に各テーパ面２３８ａ，２３９ａを備えることで、支持腕部２３４の側面において、各引き回し電極２５５，２５６を分割することができる。

なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、圧電振動片３の形状は上記形状に限定されるものではなく、振動腕部３１，３２がＹ方向に対して最大で５度程度傾斜して延びているような形状であってもよい。

また、本実施形態においては、各テーパ面３８ａ，３９ａは、支持腕部３４のマウント面３４ａおよび反マウント面３４ｂに接続していたが、これに限定されるものではない。例えば、各テーパ面３８ａ，３９ａは、マウント面３４ａおよび反マウント面３４ｂとの間にＺ方向に沿う段差を有していてもよい。この際、各テーパ面３８ａ，３９ａと、マウント面３４ａおよび反マウント面３４ｂとの段差の高さが、レジスト成膜工程Ｓ７において形成するフォトレジスト膜の膜厚と同程度であれば、この段差におけるフォトレジスト膜をＺ方向からの露光により十分に感光させることができる。したがって、支持腕部３４の側面において各引き回し電極５５，５６を先端側と基端側とで分割することができる。

また、本実施形態においては、圧電振動片３を用いた圧電振動子１として、セラミックパッケージタイプの表面実装型振動子について説明したが、圧電振動片３を、ガラス材によって形成されるベース基板およびリッド基板が陽極接合によって接合されるガラスパッケージタイプの圧電振動子に適用することも可能である。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

１…圧電振動子 ３，１０３，２０３…圧電振動片 ３１，３２，１３１，１３２，２３１，２３２…振動腕部 ３１ｂ，３２ｂ…振動腕部の基端 ３３，１３３，２３３…基部 ３４，１３４，２３４…支持腕部 ３７，１３７，２３７…段差部 ３８，３９，１３８，１３９，２３８，２３９…異形部 ３８ａ，３９ａ，１３８ａ，１３９ａ，２３８ａ，２３９ａ…テーパ面 ５３，１５３，２５３…第１マウント電極（マウント電極） ５４，１５４，２５４…第２マウント電極（マウント電極） １４３…切欠き部

Claims (6)

1. 並んで配置された一対の振動腕部と、
   前記一対の振動腕部の基端同士を接続する基部と、
   前記一対の振動腕部の長手方向に沿って延在し、前記基部に基端が接続する支持腕部と、
   前記支持腕部の一方の主面に、前記長手方向に離間して配置された一対のマウント電極と、を備え、
   前記支持腕部は、側面における前記一対のマウント電極の間に対応する領域に、前記支持腕部の厚さ方向に対して傾斜したテーパ面を有する、
   ことを特徴とする圧電振動片。
2. 前記支持腕部は、前記側面から突出する異形部を備え、
   前記テーパ面は、前記異形部に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の圧電振動片。
3. 前記支持腕部の前記側面には、段差部が形成され、
   前記異形部は、前記段差部に形成されている、
   ことを特徴とする請求項２に記載の圧電振動片。
4. 前記支持腕部には、前記一対のマウント電極よりも基端側において、前記側面の一部に切欠き部が形成されている、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の圧電振動片。
5. 前記支持腕部は、前記一対の振動腕部の間に配置されている、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の圧電振動片。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の圧電振動片を備えることを特徴とする圧電振動子。

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