JP2017060054A - 圧電振動片及び圧電振動子 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた振動特性を得ることができる圧電振動片及び圧電振動子を提供する。
【解決手段】ＡＴカット水晶基板からなる圧電板１１と、圧電板１１の表面１３及び裏面１４にそれぞれ形成された励振電極と、を備え、圧電板１１の表面１３及び裏面１４の外周部分には、圧電板１１の外周端面１５に連なる緩斜面５１，５２が形成され、緩斜面５１，５２は、表面１３及び裏面の内周部分に対する傾斜角度が、内周部分に対する外周端面１５の傾斜角度に比べて小さくなっていることを特徴としている。
【選択図】図４

Description

本発明は、圧電振動片及び圧電振動子に関する。

ＡＴカット水晶基板より形成された圧電振動片は、圧電板と、圧電板の表裏面にそれぞれ形成された励振電極と、を備えている（例えば、下記特許文献１参照）。圧電振動片は、励振電極間に電圧が印加されることで、厚みすべり振動する。

上述した圧電振動片の圧電板は、ＡＴカット水晶基板からなるウエハに対して例えばウェットエッチングを施すことで形成される。これにより、機械加工等で圧電板を形成する場合に比べて小型化が可能になると考えられる。

特開２０１１−６６９０５公報

ところで、上述したＡＴカット水晶基板は、水晶の結晶軸に対する方向によってエッチング速度が異なるエッチング異方性を有する。このとき、圧電板の表裏面と外周端面とが比較的鋭い稜線を介して接続される場合がある。すると、圧電板の振動発生源（励振電極が形成された部分）で発生する振動が外周に向けて伝播する際に、圧電板の表裏面と外周端面との境界部分で不要振動が誘発されるおそれがある。その結果、圧電振動片の振動特性を向上させる点で未だ改善の余地があった。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みたものであって、優れた振動特性を得ることができる圧電振動片及び圧電振動子を提供することである。

上記の課題を解決するため、本発明に係る圧電振動片は、ＡＴカット水晶基板からなる圧電板と、前記圧電板のうち厚さ方向で対向する第１面と第２面とにそれぞれ形成された励振電極と、を備え、前記第１面及び前記第２面のうち、少なくとも一方の面の外周部分には、前記圧電板の外周端面に連なる緩斜面が形成され、前記緩斜面は、前記一方の面の内周部分に対する傾斜角度が、前記内周部分に対する前記外周端面の傾斜角度に比べて小さくなっていることを特徴としている。

この構成によれば、圧電板の外周部分に、圧電板の内周部分に対する傾斜角度が、圧電板の内周部分に対する外周端面の傾斜角度よりも小さい緩斜面が形成されているため、圧電板の外周部分と外周端面との境界部分が緩やかに連なることになる。これにより、圧電板の外周部分と外周端面との境界部分において不要振動が誘発されるのを抑制できる。
その結果、ＣＩ値を低減して、振動特性を向上させることができる。なお、圧電板の内周部分とは、圧電板のうち緩斜面よりも内側で緩斜面以外の部分である。

本発明に係る圧電振動片において、前記圧電板は、少なくとも前記一方の面の前記内周部分に形成され、前記圧電板の厚さ方向に膨出するメサ部と、前記メサ部の周囲を取り囲む額縁部と、を有し、前記緩斜面は、前記額縁部のうち前記外周端面に連なる部分に形成されていてもよい。
この構成によれば、緩斜面が圧電板のうちメサ部よりも外側に配置されることになるので、メサ部内で振動エネルギーを効率的に閉じ込めることができる。その結果、圧電板のうち、メサ部よりも外側への振動漏れを抑制できる。

本発明に係る圧電振動片において、前記緩斜面の前記傾斜角度は、１０°以下になっていてもよい。
この構成によれば、緩斜面の傾斜角度が１０°以下になっているため、圧電板の内周部分と、緩斜面と、の境界部分が急峻になるのを抑制できる。そのため、圧電板の内周部分と緩斜面との境界部分で不要振動が誘発されるのを抑制できる。

本発明に係る圧電振動片において、前記圧電板は、前記厚さ方向から見た平面視において、前記ＡＴカット水晶基板のＺ’軸方向を長手方向とする矩形板状に形成されていてもよい。
この構成によれば、圧電板を小型化した場合であっても低いＣＩ値を維持できる。すなわち、ＡＴカット水晶基板はＸ軸とＺ’軸で構成される。このような構成のもと、ＡＴカット水晶基板が厚み滑り振動をしているとき、Ｘ軸とＺ’軸では電気偏極が生じる。電気偏極は電荷の偏りであり、Ｘ軸では正弦波状、Ｚ’軸では直線状になる。電気偏極が直線状になるＺ’軸を長手方向とすることで、最も強い電荷が生じる辺を長くすることができる。強い電荷が生じる領域が広がれば、よりＣＩ値は低くなる。したがって、Ｚ’軸を長手方向とすることでより低いＣＩ値を維持することが可能となる。

本発明に係る圧電振動片において、前記圧電板のうち前記ＡＴカット水晶基板のＺ’軸方向に離間する両端部には、前記圧電板の面方向に突出する突出部が、それぞれ形成されていてもよい。
この構成によれば、パッケージに圧電振動片を実装するためのマウント領域として、突出部を利用することで、圧電振動片における振動発生源（励振電極が形成されている部分）とマウント領域との間の間隔を確保できる。これにより、振動発生源で発生する振動エネルギーがマウント領域を経てパッケージに伝播するのを抑制し、振動漏れを抑制できる。
また、圧電板をパッケージにマウントするための実装部材との付着面積を確保できるので、実装部材と圧電板との接合強度を確保できる。
その結果、小型化を図った上で、長期に亘って優れた振動特性を備える圧電振動片を提供できる。

本発明に係る圧電振動片において、前記緩斜面は、前記圧電板における＋Ｘ軸方向の端部に形成されていてもよい。
この構成によれば、緩斜面が圧電板の＋Ｘ軸方向の端部に形成されているため、例えばメサ部エッチング工程でのエッチング異方性を利用して簡単に緩斜面を形成することができる。また、＋Ｘ軸方向の端部において圧電板をパッケージに実装する場合には、圧電板の＋Ｘ軸方向の端部に形成されるマウント電極の断切れ等を抑制できる。これにより、電気的信頼性を向上させることができる。

本発明の圧電振動子は、上記本発明の圧電振動片と、前記圧電振動片が実装されたパッケージと、を備えていることを特徴としている。
この構成によれば、上記本発明の圧電振動片を備えているため、振動特性の優れた圧電振動子を得ることができる。

本発明によれば、振動特性の優れた圧電振動片及び圧電振動子を提供できる。

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子の分解斜視図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に相当する断面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。 圧電振動片の製造方法（外形形成工程）を説明するための工程図である。 圧電振動片の製造方法（外形形成工程）を説明するための工程図である。 圧電振動片の製造方法（外形形成工程）を説明するための工程図である。 圧電振動片の製造方法（外形形成工程）を説明するための工程図である。 図８のＩＸ部拡大図である。 圧電振動片の製造方法（メサ部形成工程）を説明するための工程図である。 圧電振動片の製造方法（メサ部形成工程）を説明するための工程図である。 圧電振動片の製造方法（メサ部形成工程）を説明するための工程図である。 圧電振動片の製造方法（メサ部形成工程）を説明するための工程図である。 図１３のＸＩＶ部拡大図である。 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］
＜圧電振動片＞
図１は、圧電振動片１０の平面図である。
図２は、圧電振動子１の分解斜視図である。
図１、図２に示すように、圧電振動片１０は、厚みすべりモードで振動する圧電振動片１０である。圧電振動片１０は、圧電板１１と、圧電板１１を厚みすべり振動させる電極膜１２と、を有している。

圧電板１１は、ＡＴカット水晶基板により形成されている。ここで、ＡＴカットとは、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１１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。なお、以下の説明において、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’座標系のうち、Ｙ’軸はＸ軸及びＺ’軸に直交する軸である。また、Ｘ軸方向、Ｙ’軸方向及びＺ’軸方向は、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。

圧電板１１は、Ｙ’軸方向から見た平面視で、Ｚ’軸方向を長手方向とする矩形状に形成されている。圧電板１１は、Ｙ’軸方向で対向する表面（第１面）１３及び裏面（第２面）１４と、表面１３及び裏面１４の外周縁同士を接続する外周端面１５と、を有している。

本実施形態の圧電板１１は、表面１３及び裏面１４にＹ’軸方向の外側に膨出するメサ部（表面メサ部２１及び裏面メサ部３１）を有する、いわゆるメサ型とされている。具体的に、圧電板１１の表面１３は、中央部に形成された表面メサ部２１と、外周部分に位置して表面メサ部２１の周囲を取り囲む表面額縁部２２と、を有している。

表面メサ部２１は、表面額縁部２２に対して＋Ｙ’軸方向に膨出している。表面メサ部２１は、四角錐台形状に形成されている。表面メサ部２１は、頂面２４と、頂面２４の周囲を取り囲む側面２５と、を有している。
頂面２４は、平面視において、Ｚ’軸方向を長手方向とする矩形状に形成されている。頂面２４は、Ｙ’軸方向に直交する方向に延在する平坦面になっている。

側面２５は、頂面２４の外周縁と表面額縁部２２の内周縁とを接続している。具体的に、側面２５は、−Ｙ’軸方向に向かうに従い圧電板１１の外周側に向けて延びる傾斜面とされている。なお、側面２５の頂面２４に対する傾斜角度は、ＡＴカット水晶基板の自然結晶面に倣った角度に形成される。しかし、図示の例では、説明を分かり易くするために各軸方向での側面２５の傾斜角度を同等に示している。

表面額縁部２２は、平面視において、矩形枠状に形成されている。表面額縁部２２の外周縁は、外周端面１５の＋Ｙ’軸方向端縁に接続されている。なお、表面額縁部２２は、少なくとも内周部分が表面メサ部２１の頂面２４と平行に延びる平坦面に形成されている。

図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に相当する断面図である。
図３に示すように、圧電板１１の裏面１４は、表面１３に対して面対称に形成されている。具体的に、圧電板１１の裏面１４は、中央部に形成された裏面メサ部３１と、外周部分に位置して裏面メサ部３１の周囲を取り囲む裏面額縁部３２と、を有している。

裏面メサ部３１は、裏面額縁部３２に対して−Ｙ’軸方向に膨出している。裏面メサ部３１は、四角錐台形状に形成されている。裏面メサ部３１は、頂面３４と、頂面３４の周囲を取り囲む側面３５と、を有している。
頂面３４は、平面視において、Ｚ’軸方向を長手方向とする矩形状に形成されている。頂面３４は、Ｙ’軸方向に直交する方向に延在する平坦面になっている。

側面３５は、頂面３４の外周縁と裏面額縁部３２の内周縁とを接続している。具体的に、側面３５は、＋Ｙ’軸方向に向かうに従い圧電板１１の外周側に向けて延びる傾斜面とされている。なお、側面３５の頂面３４に対する傾斜角度は、ＡＴカット水晶基板の自然結晶面に倣った角度に形成される。しかし、図示の例では、説明を分かり易くするために各軸方向での側面３５の傾斜角度を同等に示している。

裏面額縁部３２は、平面視において、矩形枠状に形成されている。裏面額縁部３２の外周縁は、外周端面１５の−Ｙ’軸方向端縁に接続されている。なお、裏面額縁部３２は、少なくとも内周部分が裏面メサ部３１の頂面３４と平行に延びる平坦面に形成されている。

図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に相当する断面図である。
図２、図４に示すように、外周端面１５は、ＡＴカット水晶基板の自然結晶面に倣った角度に形成される。図４に示すように、外周端面１５のうち、＋Ｘ軸方向に位置する＋Ｘ軸端面４０は、複数の傾斜面がＹ’軸方向に連なって形成されている。したがって、圧電板１１のうち、少なくとも＋Ｘ軸方向端部は、＋Ｘ軸方向に向かうに従いＹ’軸方向の厚さが漸次薄くなっている。図示の例において、＋Ｘ軸端面４０は、圧電板１１における＋Ｘ軸方向の最外部を形成するエッジ部４１と、エッジ部４１と表面１３の外周縁とを接続する表面傾斜部４２と、エッジ部４１と裏面１４の外周縁とを接続する裏面傾斜部４３と、を有している。

表面傾斜部４２は、−Ｙ’軸方向に向かうに従い＋Ｘ軸方向に延在している。具体的に、表面傾斜部４２は、表面１３の外周縁から−Ｙ’軸方向に延びる第１傾斜部４２ａと、第１傾斜部４２ａの外周縁とエッジ部４１とを接続する第２傾斜部４２ｂと、を有している。
表面傾斜部４２において、表面メサ部２１の頂面２４（又は表面額縁部２２の内周部分）に対する第１傾斜部４２ａの傾斜角度θ１は、第２傾斜部４２ｂの傾斜角度θ２に比べて小さくなっている（θ１＜θ２）。

裏面傾斜部４３は、＋Ｙ’軸方向に向かうに従い＋Ｘ軸方向に延在している。具体的に、裏面傾斜部４３は、裏面１４の外周縁から＋Ｙ’軸方向に延びる第１傾斜部４３ａと、第１傾斜部４３ａの外周縁とエッジ部４１とを接続する第２傾斜部４３ｂと、を有している。
裏面傾斜部４３において、裏面メサ部３１の頂面３４（又は裏面額縁部３２の内周部分）に対する第１傾斜部４３ａの傾斜角度θ３は、第２傾斜部４３ｂの傾斜角度θ４に比べて小さくなっている（θ３＜θ４）。なお、各傾斜部４２，４３において、各第１傾斜部４２ａ，４３ａの傾斜角度θ１、θ３は同等になっており、各第２傾斜部４２ｂ，４３ｂの傾斜角度θ２、θ４は同等になっている。

エッジ部４１は、各傾斜部４２，４３の第２傾斜部４２ｂ，４３ｂの外周縁同士が接続されて構成されている。エッジ部４１は、圧電板１１におけるＹ’軸方向の中央部に位置するとともに、Ｚ’軸方向に延在している。なお、図示の例において、各傾斜部４２，４３は傾斜角度の異なる２つの傾斜面によって額縁部２２，３２とエッジ部４１とをそれぞれ接続しているが、傾斜面の数は２つに限られない。すなわち、各傾斜部４２，４３は、傾斜角度が一様な単一の傾斜面でそれぞれ形成されていてもよく、３つ以上の傾斜面が連なって形成されていてもよい。また、外周端面１５は、エッジ部４１が存在しない構成（例えば、メサ部２１，３１の頂面２４，３４に対して直交する構成や、＋Ｘ軸方向に凸の円弧状をなす構成等）であっても構わない。

ここで、表面１３及び裏面１４の額縁部２２，３２において、＋Ｘ軸方向に位置する部分には、外周端面１５に−Ｘ軸方向から連なる緩斜面（表面緩斜面５１及び裏面緩斜面５２）が各別に形成されている。なお、緩斜面５１，５２は、表面１３及び裏面１４のうち、少なくとも一方の面に形成されていれば構わない。

表面緩斜面５１は、表面額縁部２２の外周部分に形成されている。表面緩斜面５１は、＋Ｘ軸方向に向かうに従い−Ｙ’軸方向に延在している。表面緩斜面５１は、表面メサ部２１の頂面２４（又は表面額縁部２２の内周部分）に対する傾斜角度θａが上述した外周端面１５での傾斜角度θ１〜θ４よりも小さくなっている。
裏面緩斜面５２は、裏面額縁部３２の外周部分に形成されている。裏面緩斜面５２は、−Ｘ軸方向に向かうに従い＋Ｙ’軸方向に延在している。裏面緩斜面５２は、裏面メサ部３１の頂面３４（又は裏面額縁部３２の内周部分）に対する傾斜角度θｂが上述した外周端面１５での傾斜角度θ１〜θ４よりも小さくなっている。

各緩斜面５１，５２の傾斜角度θａ，θｂは、０°よりも大きく１０°よりも小さい範囲で形成されている。本実施形態において、傾斜角度θａ，θｂは例えば４°程度に形成されている。なお、各緩斜面５１，５２は、外周縁が外周端面１５に連なっていれば、Ｘ軸方向の幅は適宜変更が可能である。例えば、額縁部２２，３２のうち＋Ｘ軸方向に位置する部分の全体に亘って形成されていてもよく、対応するメサ部２１，３１の側面２５，３５の外周縁を跨って形成されていても構わない。

図１、図３に示すように、電極膜１２は、励振電極（第１励振電極６１及び第２励振電極６２）と、マウント電極（第１マウント電極６３及び第２マウント電極６４）と、引き回し配線（第１引き回し配線６５及び第２引き回し配線６６）と、を有している。なお、電極膜１２は、金等の単層膜や、クロム等を下地層とし、金等を上地層とした積層膜等で形成されている。

第１励振電極６１は、表面メサ部２１の頂面２４上に形成されている。第１励振電極６１は、平面視で矩形状に形成されている。
第２励振電極６２は、裏面メサ部３１の頂面３４上に形成されている。第２励振電極６２は、平面視で矩形状に形成されている。したがって、各励振電極６１，６２は、Ｙ’軸方向で重なり合っている。なお、各励振電極６１は、少なくとも対応するメサ部２１，３１の頂面２４，３４に形成されていれば、対応する側面２５，３５や額縁部２２，３２に跨って形成されていても構わない。

各マウント電極６３，６４は、圧電板１１のうち＋Ｘ軸方向端部であって、Ｚ’軸方向の両端部にそれぞれ形成されている。
第１マウント電極６３は、圧電板１１のうち＋Ｘ，＋Ｚ’軸方向に位置する角部において、表面額縁部２２、裏面額縁部３２及び外周端面１５に亘って形成されている。
第２マウント電極６４は、圧電板１１のうち＋Ｘ，−Ｚ’軸方向に位置する角部において、表面額縁部２２、裏面額縁部３２及び外周端面１５に亘って形成されている。なお、第２マウント電極６４は、少なくとも裏面額縁部３２側に形成されていれば構わない。

第１引き回し配線６５は、圧電板１１の表面１３において、第１励振電極６１と第１マウント電極６３とを接続している。
第２引き回し配線６６は、圧電板１１の裏面１４において、第２励振電極６２と第２マウント電極６４とを接続している。

＜圧電振動子＞
図２に示すように、本実施形態の圧電振動子１は、上述した圧電振動片１０と、圧電振動片１０を気密封止するパッケージ７０と、を備えている。
パッケージ７０は、ベース基板７１と、ベース基板７１に重ね合わされたリッド基板７２と、を備えている。ベース基板７１及びリッド基板７２は、ともにセラミックス材料等により形成されている。

ベース基板７１は、平面視で矩形状に形成された底壁部７１ａと、底壁部７１ａの外周縁から＋Ｙ’軸方向に立設された側壁部７１ｂと、を有している。側壁部７１ｂは、底壁部７１ａの外周縁における全周に亘って形成されている。
底壁部７１ａの表面（＋Ｙ’軸方向に位置する面）には、一対の内部電極７５が形成されている。各内部電極７５は、底壁部７１ａの＋Ｘ軸方向端部において、Ｚ’軸方向に間隔をあけて形成されている。また、底壁部７１ａの裏面（−Ｙ軸方向に位置する面）には、一対の外部電極（不図示）が形成されている。内部電極７５及び外部電極は、底壁部７１ａをＹ’軸方向に貫通する貫通電極（不図示）によって電気的に接続されている。なお、内部電極７５と外部電極との接続形態はこれに限定されるものではなく、例えば、セラミックシートの面方向に延出する配線を介して、内部電極７５と外部電極とを接続する形態であってもよい。

リッド基板７２は、平面視矩形の板状に形成されている。リッド基板７２は、その外周部分がベース基板７１の側壁部７１ｂに＋Ｙ’軸方向から接合されている。そして、ベース基板７１の底壁部７１ａ及び側壁部７１ｂとリッド基板７２とで囲まれた領域には、気密封止されたキャビティＣが形成されている。

図３に示すように、圧電振動片１０は、導電ペースト等の実装部材７８を介して、ベース基板７１の底壁部７１ａに実装されている。具体的には、ベース基板７１の底壁部７１ａに形成された一対の内部電極７５に対して、圧電振動片１０の対応するマウント電極６３，６４が裏面１４側から実装される。これにより、圧電振動片１０は、パッケージ７０に機械的に保持されるとともに、マウント電極６３，６４と内部電極７とがそれぞれ導通された状態になっている。

＜圧電振動片の製造方法＞
次に、上述した圧電振動片１０の製造方法について説明する。なお、以下の説明では、ＡＴカット水晶基板（以下、単にウエハＳという。）から複数の圧電振動片１０を一括で形成する方法について説明する。
本実施形態の圧電振動片１０は、主にウエハ準備工程と、外形形成工程と、メサ部形成工程と、電極膜形成工程と、個片化工程と、を経て形成される。

（ウエハ準備工程）
ウエハ準備工程では、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Ｓ（図５参照）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く。その後、ポリッシュ等の鏡面研磨加工を行なって所定の厚みのウエハＳを準備する。なお、以下の説明において、ウエハＳの表裏面は、上述した圧電板１１の表裏面に対応している。

（外形形成工程）
図５〜図８は、外形形成工程を説明するための工程図である。
図５〜図８に示すように、外形形成工程は、ウエハＳのうち圧電振動片１０の形成領域を圧電板１１に対応する外形に形成する工程である。
まず図５に示すように、ウエハＳの両面にエッチング保護膜８０を成膜する。エッチング保護膜８０は、例えばクロムを数１０ｎｍ成膜したエッチング保護膜と、金を数１０ｎｍ成膜したエッチング保護膜と、が順次積層された積層膜である。エッチング保護膜８０は、ウエハＳの両面に、それぞれスパッタリング法や蒸着法等によって成膜する。

次いで、ウエハＳの両面において、各エッチング保護膜８０上にフォトレジスト膜８１を成膜する。フォトレジスト膜８１は、エッチング保護膜８０上に、スピンコート法等によりレジスト材料を塗布して形成する。なお、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。

次に、図６に示すように、両フォトレジスト膜８１に、例えば圧電板１１の平面視外形に対応する外形マスク８１ａを形成する。具体的には、まず圧電板１１の平面視外形に対応する外形パターンが形成されたフォトマスクを用いて、ウエハＳの両面に形成されたフォトレジスト膜８１をそれぞれ露光する。その後フォトレジスト膜８１を一括して現像する。これにより、両フォトレジスト膜８１に外形マスク８１ａが形成される。

次に、図７に示すように、両エッチング保護膜８０に圧電板１１の平面視外形に対応する外形パターン８０ａを形成する。具体的には、外形マスク８１ａが形成されたフォトレジスト膜８１をマスクとしてエッチングを行ない、エッチング保護膜８０のうちマスクされていない部分を選択的に除去する。これにより、例えば圧電板１１の平面視外形に対応する外形パターン８０ａが両エッチング保護膜８０に形成される。なお、本工程では、エッチング保護膜８０及びフォトレジスト膜８１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。また、エッチングの終了後には、フォトレジスト膜８１を剥離しても構わない。

次に、図８に示すように、エッチング保護膜８０の外形パターン８０ａをマスクとして、ウエハＳをエッチングする（外形エッチング工程）。外形エッチング工程は、例えばウェットエッチングにより行われる。外形エッチング工程では、ウエハＳの両面のうち、マスクされていない部分が選択的にエッチングされることで、ウエハＳにおける外形パターン８０ａで覆われた部分が圧電板１１に対応する外形に形成される。

図９は、図８のＩＸ部拡大図である。
図９に示すように、上述した外形エッチング工程では、ウエハＳが自然結晶面に倣ってエッチングされる。これにより、圧電板１１の外周端面１５のうち＋Ｘ軸端面４０に相当する部分には、傾斜部８５及び傾斜部８６と、これら傾斜部８５，８６の外周縁同士が接続されてなる上述したエッジ部４１と、が形成される。各傾斜部８５，８６は、ウエハＳの両面に対する傾斜角度が一様な単一の傾斜面に形成される。この場合、各傾斜部８５，８６の傾斜角度は、上述した第２傾斜部４２ｂ，４３ｂ（図４参照）の傾斜角度θ２，θ４と同等になっている。
以上により、外形形成工程が終了する。

（メサ部形成工程）
図１０〜図１３は、メサ部形成工程を説明するための工程図である。
図１０〜図１３に示すように、メサ部形成工程は、ウエハＳに形成された圧電板１１の両面にメサ部２１，３１（図４参照）を形成する工程である。

図１０に示すように、メサ部形成工程では、上述した外形形成工程と同様に、ウエハＳ上にエッチング保護膜９０及びフォトレジスト膜９１を積層する。

次に、図１１に示すように、フォトレジスト膜９１にメサ部２１，３１の頂面２４，３４の平面視外形に対応するメサ部マスク９１ａを形成する。メサ部マスク９１ａの形成方法は、上述した外形マスク８１ａ（図６参照）の形成方法と同様である。
続いて、図１２に示すように、メサ部マスク９１ａをマスクとしてエッチング保護膜９０にメサ部パターン９０ａを形成する。メサ部パターン９０ａの形成方法は、上述した外形パターン８０ａ（図７参照）の形成方法と同様である。

続いて、図１３に示すように、エッチング保護膜９０のメサ部パターン９０ａをマスクとして、ウエハＳをエッチングする（メサ部エッチング工程）。メサ部エッチング工程は、例えばウェットエッチングにより行われる。メサ部エッチング工程では、ウエハＳの両面のうち、マスクされていない部分が選択的にエッチングされることで、ウエハＳにおけるメサ部パターン９０ａで覆われた部分がメサ部２１，３１の頂面２４，３４に対応する外形に形成される。

図１４は、図１３のＸＩＶ部拡大図である。
図１４に示すように、上述したメサ部エッチング工程では、ウエハＳが自然結晶面に倣って形成される。このとき、圧電板１１の＋Ｘ軸方向端部では、額縁部２２，３２と＋Ｘ軸端面４０との境界部分のうち、額縁部２２，３２の外周部分に緩斜面５１，５２が形成される。また、額縁部２２，３２と＋Ｘ軸端面４０との境界部分のうち、＋Ｘ軸端面４０側には傾斜部８５，８６に対して緩やかな傾斜部９５，９６が形成される。これら傾斜部９５，９６の傾斜角度は、上述した第１傾斜部４２ａ，４３ａ（図４参照）の傾斜角度θ１，θ３と同等になっている。これにより、＋Ｘ軸端面４０は、傾斜角度の異なる複数の傾斜面が連なって形成されるとともに、額縁部２２，３２に緩斜面５１，５２を介して滑らかに連なることになる。なお、各傾斜部８５，８６，９５，９６のＸ軸方向における幅は、エッチング時間等により調整可能である。すなわち、エッチング時間を長くすることにより、メサ部エッチング工程で形成される傾斜部９５，９６の幅を広げることができる。
以上により、メサ部形成工程が終了する。

（電極膜形成工程及び個片化工程）
次に、電極膜形成工程において電極膜１２をウエハＳ上に形成した後、個片化工程においてウエハＳを各圧電板１１毎に個片化する。
以上の工程により、ウエハＳから複数の圧電振動片１０を一括して製造することができる。なお、本実施形態では、外形形成工程の後、メサ部形成工程を行う方法について説明したが、これに限らず、メサ部形成工程の後、外形形成工程を行っても構わない。

このように、本実施形態では、額縁部２２，３２の外周部分に、メサ部２１，３１の頂面２４，３４に対する傾斜角度θａ，θｂが、頂面２４，３４に対する＋Ｘ軸端面４０の傾斜角度θ１〜θ４よりも小さい緩斜面５１，５２が形成された構成とした。
この構成によれば、額縁部２２，３２と＋Ｘ軸端面４０との境界部分が緩やかに連なることになる。これにより、額縁部２２，３２と＋Ｘ軸端面４０との境界部分において不要振動が誘発されるのを抑制できる。
その結果、ＣＩ値を低減して、振動特性を向上させることができる。

また、本実施形態では、緩斜面５１，５２が額縁部２２，３２に形成された構成とした。
この構成によれば、緩斜面５１，５２が圧電板１１のうちメサ部２１，３１よりも外側に配置されることになるので、メサ部２１，３１内で振動エネルギーを効率的に閉じ込めることができる。その結果、圧電板１１のうち、メサ部２１，３１よりも外側への振動漏れを抑制できる。

本実施形態では、緩斜面５１，５２の傾斜角度θａ，θｂが１０°以下になっているため、額縁部２２，３２の内周部分（緩斜面５１，５２よりも内側に位置する部分）と、緩斜面５１，５２と、の境界部分が急峻になるのを抑制できる。そのため、額縁部２２，３２の内周部分と緩斜面５１，５２との境界部分で不要振動が誘発されるのを抑制できる。

本実施形態では、圧電板１１がＺ’軸方向を長手方向とする矩形板状に形成されているため、圧電板１１を小型化した場合であっても低いＣＩ値を維持できる。すなわち、ＡＴカット水晶基板はＸ軸とＺ’軸で構成される。このような構成のもと、ＡＴカット水晶基板が厚み滑り振動をしているとき、Ｘ軸とＺ’軸では電気偏極が生じる。電気偏極は電荷の偏りであり、Ｘ軸では正弦波状、Ｚ’軸では直線状になる。電気偏極が直線状になるＺ’軸方向を圧電板１１の長手方向とすることで、最も強い電荷が生じる辺を長くすることができる。強い電荷が生じる領域が広がれば、よりＣＩ値は低くなる。したがって、Ｚ’軸を長辺とすることでより低いＣＩ値を維持することが可能となる。

本実施形態では、緩斜面５１，５２が圧電板１１の＋Ｘ軸方向端部に形成されているため、例えば上述したメサ部エッチング工程でのエッチング異方性を利用して簡単に形成することができる。また、本実施形態のように、＋Ｘ軸方向端部において圧電板１１をパッケージ７０に実装する場合には、圧電板１１の＋Ｘ軸方向端部に形成されるマウント電極６３，６４の断切れ等を抑制できる。これにより、電気的信頼性を向上させることができる。

そして、本実施形態の圧電振動子１は、上述した圧電振動片１０を備えているため、振動特性の優れた圧電振動子１を得ることができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。図１５は、第２実施形態に係る圧電振動片１１０の平面図である。第２実施形態では、圧電板１１１に突出部１１２，１１３を形成した点で第１実施形態と相違している。なお、以下の説明では、上述した第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

図１５に示すように、本実施形態の圧電板１１１は、振動部１１４と、突出部（第１突出部１１２及び第２突出部１１３）と、を有している。
振動部１１４は、上述した第１実施形態におけるメサ部２１，３１及び額縁部２２，３２を有する部分である。
突出部１１２，１１３は、振動部１１４のうち、＋Ｘ軸方向端部であって、Ｚ’軸方向の両端部にそれぞれ形成されている。

第１突出部１１２は、平面視で平行四辺形に形成されている。第１突出部１１２は、振動部１１４のうち＋Ｘ，＋Ｚ’軸方向に位置する角部において、＋Ｘ軸方向に位置する部分からＹ’軸方向に直交する方向に突出している。具体的に、第１突出部１１２は、平面視において、＋Ｘ軸方向に向かうに従い＋Ｚ’軸方向に傾斜している。
第１突出部１１２には、第１マウント電極１２１が形成されている。第１マウント電極１２１は、第１突出部１１２の全面（表面１３、裏面１４及び外側端面１５）に亘って形成されている。第１突出部１１２は、圧電板１１の表面１３上において、第１引き回し配線１２５を介して第１励振電極６１に接続されている。

第２突出部１１３は、平面視で平行四辺形に形成されている。第２突出部１１３は、振動部１１４のうち＋Ｘ，−Ｚ’軸方向に位置する角部において、＋Ｘ軸方向に位置する部分からＹ’軸方向に直交する方向に突出している。具体的に、第２突出部１１３は、平面視において、＋Ｘ軸方向に向かうに従い−Ｚ’軸方向に傾斜している。
第２突出部１１３には、第２マウント電極１２２が形成されている。第２マウント電極１２２は、第２突出部１１３の全面（表面１３、裏面１４及び外側端面１５）に亘って形成されている。第２突出部１１３は、圧電板１１の裏面１４上において、第２引き回し配線１２６を介して第２励振電極６２に接続されている。

なお、各突出部１１２，１１３は、Ｙ’軸方向の厚さがメサ部２１，３１の頂面２４，３４間の離間距離と同等になっている。なお、各突出部１１２，１１３の厚さは、額縁部２２，３２の離間距離と同等であっても構わない。また、図示しないが、本実施形態では、各突出部１１２，１１３において、＋Ｘ軸方向に位置する部分に、外周端面１５に−Ｘ軸方向から連なる緩斜面（不図示）が各別に形成される。

本実施形態では、パッケージ７０に圧電振動片１１０を実装するためのマウント領域として、突出部１１２，１１３を利用することで、振動部１１４の振動発生源（励振電極６１，６２が形成されている部分）とマウント領域との間の間隔を確保できる。これにより、振動発生源で発生する振動エネルギーがマウント領域を経て実装部材７８やパッケージ７０に伝播するのを抑制し、振動漏れを抑制できる。
また、圧電板１１１と実装部材７８との付着面積を確保できるので、実装部材７８と圧電板１１１との接合強度を確保できる。
その結果、小型化を図った上で、長期に亘って優れた振動特性を備える圧電振動片１１０を提供できる。

さらに、突出部１１２，１１３とメサ部２１，３１との間に額縁部２２，３２が配置されるので、メサ部２１，３１に実装部材７８（図３参照）が付着するのを抑制できる。その結果、上述した振動漏れを抑制できるとともに、振動発生源の振動が実装部材７８によって阻害されるのを抑制できる。その結果、優れた振動特性を得ることができる。

なお、突出部１１２，１１３は、電気的導通及び機械的強度のうち、少なくとも一方に寄与する構成であれば構わない。すなわち、突出部１１２，１１３は、少なくとも一部が実装部材７８に接合される構成であればよい。この場合、例えば実装部材７８の一部が振動部１１４に付着してもよい。また、マウント電極１２１，１２２は振動部１１４に形成されていても構わない。
また、突出部１１２，１１３の平面視外形は、適宜変更が可能である。

なお、本発明の技術範囲は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、上述した実施形態で挙げた構成等はほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
例えば、上述した実施形態では、圧電板が、Ｚ’軸方向を長手方向とする構成について説明したが、これに限らず、Ｘ軸方向を長手方向としても構わない。

上述した実施形態では、緩斜面５１，５２が＋Ｘ軸方向端部に形成された構成について説明したが、緩斜面の形成位置は適宜変更が可能である。また、圧電板の外周部分のうち複数の辺に緩斜面を形成しても構わない。
上述した実施形態では、各傾斜部４２，４３が複数の傾斜面からなる構成について説明したが、これに限られない。各傾斜部４２，４３は、額縁部２２，３２とエッジ部４１との間で一様な角度に形成しても構わない。

上述した実施形態では、各メサ部２１，３１の平面視外形を矩形状に形成した場合について説明したが、これに限らず、円形等、適宜変更可能である。
上述した実施形態では、圧電振動片として、メサ型のうち、表面１３及び裏面１４にそれぞれ一段のメサ部２１，３１が形成された構成について説明したが、これに限られない。例えば、メサ部を多段に形成してもよく、表面１３及び裏面１４の何れか一方の面のみにメサ部を形成しても構わない。
また、圧電振動片としては、メサ型に限らず、いわゆる逆メサ型やベベル型、コンベックス型であってもよく、平板状であってもよい。

上述した実施形態では、エッチングにより緩斜面５１，５２を形成した場合について説明したが、これに限られない。機械加工により行っても構わない。

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
１０…圧電振動片
１１…圧電板
１３…表面（第１面、一方の面）
１４…裏面（第２面、一方の面）
１５…外周端面
２１…表面メサ部（メサ部）
２２…表面額縁部（額縁部）
２４…頂面（内周部分）
３１…裏面メサ部（メサ部）
３２…裏面額縁部（額縁部）
３４…頂面（内周部分）
５１…表面緩斜面
５２…裏面緩斜面
６１…第１励振電極
６２…第２励振電極
７０…パッケージ
１１０…圧電振動片
１１１…圧電板
１１２…第１突出部（突出部）
１１３…第２突出部（突出部）

Claims (7)

1. ＡＴカット水晶基板からなる圧電板と、
   前記圧電板のうち厚さ方向で対向する第１面と第２面とにそれぞれ形成された励振電極と、を備え、
   前記第１面及び前記第２面のうち、少なくとも一方の面の外周部分には、前記圧電板の外周端面に連なる緩斜面が形成され、
   前記緩斜面は、前記一方の面のうち前記緩斜面よりも内側に位置する内周部分に対する傾斜角度が、前記内周部分に対する前記外周端面の傾斜角度に比べて小さくなっていることを特徴とする圧電振動片。
2. 前記圧電板は、
   少なくとも前記一方の面の前記内周部分に形成され、前記圧電板の厚さ方向に膨出するメサ部と、
   前記メサ部の周囲を取り囲む額縁部と、を有し、
   前記緩斜面は、前記額縁部のうち前記外周端面に連なる部分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. 前記緩斜面の前記傾斜角度は、１０°以下になっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電振動片。
4. 前記圧電板は、前記厚さ方向から見た平面視において、前記ＡＴカット水晶基板のＺ’軸方向を長手方向とする矩形板状に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の圧電振動片。
5. 前記圧電板のうち前記ＡＴカット水晶基板のＺ’軸方向に離間する両端部には、前記圧電板の面方向に突出する突出部が、それぞれ形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の圧電振動片。
6. 前記緩斜面は、前記圧電板における＋Ｘ軸方向の端部に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の圧電振動片。
7. 請求項１から請求項６の何れか１項に記載の圧電振動片と、
   前記圧電振動片が実装されたパッケージと、を備えていることを特徴とする圧電振動子。

Images