JP2017060055A - 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を提供する。
【解決手段】ＡＴカット水晶基板により形成された圧電振動片１０であって、板状の基台１４と、板状に形成され、基台の主面１４ａ上に配置された第一のメサ部１５Ａと、板状に形成され、第一のメサ部の主面１５ａＡ上に配置された第二のメサ部１６Ａと、を備え、基台の厚さ方向Ｙ’に沿う断面において、第一のメサ部の外縁部１５ｃＡは、第二のメサ部の外縁部１６ｃＡよりも厚さ方向に直交する面方向の外側に突出し、第一のメサ部の側面１５ｄＡと厚さ方向とのなす角度θ１は、第二のメサ部の側面１６ｄＡと厚さ方向とのなす角度θ２よりも大きい。
【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。

携帯電話や携帯情報端末機器、電波時計等には、時刻源や制御信号のタイミング源、リファレンス信号源等として、例えばＡＴカット水晶基板を利用した圧電振動子が用いられている。従来、圧電振動子には、圧電振動片が実装用の導電性接着剤によってパッケージに固定された状態で格納される。
例えば特許文献１には、圧電板のうち板状の基台の中央部に凸部（メサ部）を形成した圧電振動片が記載されている。

圧電振動片では、圧電板を厚さ方向に挟むように一対の励振電極が配置される。圧電振動片では、一対の励振電極の間に電圧を印加することで、圧電板において一対の励振電極の間に挟まれた振動部が、厚みすべり振動により振動する。

特開２０１１−６６９０５号公報

近年、圧電振動片では、圧電板のうち基台の主面上に複数段のメサ部が圧電板の厚さ方向に重なるように形成されたものが検討されている。各メサ部は、基台から離間するものほど平面視の外形が小さくなっている。

ここで、上述した圧電振動片では、振動部で発生する振動が圧電板の外縁部に向けて伝播する際に、圧電板において形状が大きく変化する部分（例えば、メサ部の主面と側面との稜線）で不要振動（スプリアス）が発生するおそれがある。
特に、前述のような多段のメサ部では、１段のメサ部に比べて稜線が多く形成されるため、不要振動を抑制して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。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の圧電振動片は、ＡＴカット水晶基板により形成された圧電振動片であって、板状の基台と、板状に形成され、前記基台の主面上に配置された第一のメサ部と、板状に形成され、前記第一のメサ部の主面上に配置された第二のメサ部と、を備え、前記基台の厚さ方向に沿う断面において、前記第一のメサ部の外縁部は、前記第二のメサ部の外縁部よりも前記厚さ方向に直交する面方向の外側に突出し、前記第一のメサ部の側面と前記厚さ方向とのなす角度は、前記第二のメサ部の側面と前記厚さ方向とのなす角度よりも大きいことを特徴とする。
この発明によれば、第一のメサ部の主面と側面との稜線における角度が第二のメサ部の稜線における角度よりも大きくなる。一般的に、稜線における角度が１８０°に近づくにしたがって、メサ部における稜線の両側間の形状の変化が緩やかになる。このため、圧電振動片で発生した振動により稜線で不要振動が発生するのを抑え、優れた振動特性を得ることができる。

また、上記の圧電振動片において、前記第一のメサ部の外縁部の主面と前記厚さ方向とのなす角度は、前記第二のメサ部の外縁部の主面と前記厚さ方向とのなす角度よりも小さくてもよい。
この発明によれば、第一のメサ部の稜線における角度が第二のメサ部の稜線における角度に比べてより大きくなる。このため、圧電振動片で発生した振動により稜線で不要振動が発生するのをより確実に抑えることができる。

また、本発明の他の圧電振動片は、ＡＴカット水晶基板により形成された圧電振動片であって、板状の基台と、板状に形成され、前記基台の主面上に配置された第一のメサ部と、板状に形成され、前記第一のメサ部の主面上に配置された第二のメサ部と、を備え、前記基台の厚さ方向に沿う断面において、前記第一のメサ部の外縁部は、前記第二のメサ部の外縁部よりも前記厚さ方向に直交する面方向の外側に突出し、前記第一のメサ部の外縁部の主面と前記厚さ方向とのなす角度は、前記第二のメサ部の外縁部の主面と前記厚さ方向とのなす角度よりも小さいことを特徴とする。
この発明によれば、第一のメサ部の稜線における角度が第二のメサ部の稜線における角度よりも大きくなる。このため、圧電振動片で発生した振動により稜線で不要振動が発生するのを抑え、優れた振動特性を得ることができる。

また、上記の圧電振動片において、前記第一のメサ部の側面と前記厚さ方向とのなす角度は、前記第二のメサ部の側面と前記厚さ方向とのなす角度よりも大きくてもよい。
この発明によれば、第一のメサ部の稜線における角度が第二のメサ部の稜線における角度に比べてより大きくなる。このため、圧電振動片で発生した振動により稜線で不要振動が発生するのをより確実に抑えることができる。

また、上記の圧電振動片において、前記厚さ方向に見たときに、前記基台は、前記ＡＴカット水晶基板の水晶結晶軸のうちＺ’軸方向を長手方向とする矩形状に形成されていてもよい。
この構成によれば、圧電振動片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Ｘ軸方向に主振動たる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’軸方向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。

また、上記の圧電振動片において、前記基台において前記ＡＴカット水晶基板の水晶結晶軸のうちＺ’軸方向に離間した両端部には、前記面方向に沿って突出する突出部がそれぞれ形成されていてもよい。
この発明によれば、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である振動部（一対の励振電極の間に挟まれた部分）とマウント領域との間の間隔を確保できる。これにより、振動部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、圧電振動片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、実装部材と圧電振動片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、長期にわたって優れた振動特性を備える圧電振動片を提供できる。

また、本発明の圧電振動子は、上記のいずれかに記載の圧電振動片と、前記圧電振動片が実装されるパッケージと、を備えることを特徴とする。
この発明によれば、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。

本発明の圧電振動片及び圧電振動子によれば、振動特性を優れたものにすることができる。

本発明の第１実施形態の圧電振動片の平面図である。 同圧電振動片を用いた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。 同圧電振動片の圧電板における基台の厚さ方向に沿う断面図である。 同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。 同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。 同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。 同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。 同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。 同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。 同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。 同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。 同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。 同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。 同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。 同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。 同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。 同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。 同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。 本発明の第２実施形態の圧電振動片の平面図である。 本発明の変形例の実施形態における圧電板の厚さ方向に沿う断面図である。 本発明の変形例の実施形態における圧電板の厚さ方向に沿う断面図である。

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及び図２に示す本実施形態の圧電振動片１０は、電圧を印加することで厚みすべりモードで振動する。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、右手系の直交座標系である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。

図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に相当する断面図である。
図１及び図３に示すように、圧電板１１は、Ｙ’軸方向に直交する面に対して略対称（面対称）に形成されている。具体的には、圧電板１１は、板状の基台１４と、基台１４の第一の主面（主面）１４ａ上に順次配置された第一のメサ部１５Ａ、第二のメサ部１６Ａ、及び第三のメサ部１７Ａとを備えている。圧電板１１はさらに、基台１４の第二の主面（主面）１４ｂ上に順次配置された第一のメサ部１５Ｂ、第二のメサ部１６Ｂ、及び第三のメサ部１７Ｂを有している。ここで言う主面とは、板状の部材における後述するＸ軸方向及びＺ’軸方向に沿って延在する面のことを意味する。主面上に配置されているとは、主面に直接接触した状態で配置されていることだけでなく、主面に対して主面の法線方向に離間した位置に配置されていることも含む。

本実施形態では、メサ部１５Ａ、１６Ａ、１７Ａとメサ部１５Ｂ、１６Ｂ、１７Ｂとの構成は同一である。このため、メサ部１５Ａ、１６Ａ、１７Ａの構成については数字、又は数字及び英小文字に英大文字「Ａ」を付加し、メサ部１５Ｂ、１６Ｂ、１７Ｂのうちメサ部１５Ａ、１６Ａ、１７Ａと対応する構成についてはメサ部１５Ａ、１６Ａ、１７Ａと同一の数字、又は数字及び英小文字に英大文字「Ｂ」を付加することで示す。これにより、重複する説明を省略する。
例えば、第一のメサ部１５Ａの主面１５ａＡと第一のメサ部１５Ｂの主面１５ａＢとは、同一の構成である。

基台１４は、基台１４の厚さ方向となるＹ’軸方向に見た（平面視した）ときに、Ｚ’軸方向を長手方向とする矩形状に形成されている。すなわち、基台１４のＸ軸方向の長さよりも、Ｚ’軸方向の長さの方が長い。
各メサ部１５Ａ、１６Ａ、１７Ａは、Ｚ’軸方向を長手方向とする矩形の板状に形成されている。Ｙ’軸方向に見たときに、第一のメサ部１５Ａは、基台１４の第一の主面１４ａの中央部に形成されている。
図４は、圧電板１１における厚さ方向に沿う断面図である。すなわち、図１及び図４に示すように、基台１４の外縁部１４ｃは、第一のメサ部１５ＡよりもＸ軸方向及びＺ’軸方向に沿って外側にそれぞれ突出している。

第二のメサ部１６Ａは、第一のメサ部１５Ａの主面１５ａＡ上に配置されている。なお、主面１５ａＡは、第一のメサ部１５Ａにおける基台１４とは反対側の主面である。Ｙ’軸方向に見たときに、第二のメサ部１６Ａは、第一のメサ部１５Ａの主面１５ａＡの中央部に形成されている。すなわち、第一のメサ部１５Ａの外縁部１５ｃＡは、第二のメサ部１６Ａの外縁部１６ｃＡよりもＹ’軸方向に直交する方向である面方向の外側にそれぞれ突出している。
第三のメサ部１７Ａは、第二のメサ部１６Ａの主面１６ａＡ上に配置されている。なお、主面１６ａＡは、第二のメサ部１６Ａにおける第一のメサ部１５Ａとは反対側の主面である。Ｙ’軸方向に見たときに、第三のメサ部１７Ａは、第二のメサ部１６Ａの主面１６ａＡの中央部に形成されている。すなわち、第二のメサ部１６Ａの外縁部１６ｃＡは、第三のメサ部１７ＡよりもＸ軸方向及びＺ’軸方向に沿って外側にそれぞれ突出している。

基台１４の第一の主面１４ａ上には、３段のメサ部１５Ａ、１６Ａ、１７Ａが形成されている。メサ部１５Ａ、１６Ａ、１７Ａは、第一の主面１４ａから＋Ｙ’軸方向に突出している。

図４に示すように、第一のメサ部１５Ａの側面ｄ１５ＡとＹ’軸方向とのなす角度θ１は、第二のメサ部１６Ａの側面１６ｄＡとＹ’軸方向とのなす角度θ２よりも大きい。例えば、図４に示す断面において側面が曲線状である場合には、側面となる適切な範囲の曲線を最小二乗法により直線に近似すること等により、前述のなす角度を求めてもよい。後述する主面についてのなす角度も同様である。
同様に、第二のメサ部１６Ａの側面１６ｄＡとＹ’軸方向とのなす角度θ２は、第三のメサ部１７Ａの側面１７ｄＡとＹ’軸方向とのなす角度θ３よりも大きい。なお、角度θ１、θ２、θ３は０°以上９０°以下の角度とする。すなわち、基台１４に近いメサ部ほど、メサ部の側面とＹ’軸方向とのなす角度が大きくなる。

この例では、基台１４の側面１４ｄとＹ’軸方向とのなす角度θ４は、角度θ２よりも大きい。
第一のメサ部１５Ａの外縁部１５ｃＡの主面１５ａＡとＹ’軸方向とのなす角度θ６は、第二のメサ部１６Ａの外縁部１６ｃＡの主面１６ａＡとＹ’軸方向とのなす角度θ７よりも小さい。なお、角度θ６、θ７は０°以上９０°以下の角度とする。すなわち、基台１４に近いメサ部（メサ部１５Ａ、１６Ａ、１７Ａでは−Ｙ’軸方向側のメサ部）ほど、メサ部の外縁部の主面とＹ’軸方向とのなす角度が小さくなる。
この例では、前述の角度θ６よりも、基台１４の外縁部１４ｃの第一の主面１４ａとＹ’軸方向とのなす角度θ８の方が小さい。

ここで、第一のメサ部１５Ａの外縁部１５ｃＡにおいて、主面１５ａＡと側面１５ｄＡとのなす角度をθ１１と規定し、主面１５ａＡと側面１５ｄＡとの接続部分を稜線１５ｅＡと呼ぶことにする。第二のメサ部１６Ａ、第三のメサ部１７Ａについても、同様に角度をθ１２、θ１３、稜線１６ｅＡ、１７ｅＡを規定する。
このとき、一般的に稜線１７ｅＡにおける角度θ１３は、鈍角になる。線１７ｅＡにおける角度θ１３よりも、稜線１６ｅＡにおける角度θ１２の方が大きくなる。稜線１６ｅＡにおける角度θ１２よりも、稜線１５ｅＡにおける角度θ１１の方が大きくなる。すなわち、基台１４に近いメサ部ほど、稜線における角度が大きくなる。
一般的に、稜線における角度が大きくなって１８０°に近づくにしたがって、メサ部における稜線の両側間の形状の変化が緩やかになる。すなわち、稜線１７ｅＡの両側間の形状の変化に比べて、稜線１６ｅＡの両側間の形状の変化の方が緩やかである。稜線１６ｅＡの両側間の形状の変化に比べて、稜線１５ｅＡの両側間の形状の変化の方が緩やかである。

図３に示すように、第二のメサ部１６Ｂは、第一のメサ部１５Ｂの主面１５ａＢ上に配置されている。第三のメサ部１７Ｂは、第二のメサ部１６Ｂの主面１６ａＢ上に配置されている。
メサ部１５Ｂ、１６Ｂ、１７Ｂは、第二の主面１４ｂから−Ｙ’軸方向に突出している。

図１及び図３に示すように、電極膜１２は、第一の励振電極２１及び第二の励振電極２２と、第一のマウント電極２３及び第二のマウント電極２４と、第一の引き回し配線２５及び第二の引き回し配線２６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。

第一の励振電極２１は、第三のメサ部１７Ａの頂面である主面１７ａＡ上に形成されている。第一の励振電極２１は、Ｙ’軸方向に見たときに矩形状に形成されている。
第二の励振電極２２は、第三のメサ部１７Ｂの頂面である主面１７ａＢ上に形成されている。第二の励振電極２２は、Ｙ’軸方向に見たときに矩形状に形成されている。したがって、各励振電極２１、２２は、Ｙ’軸方向で重なり合っている。なお、各励振電極２１、２２は、少なくとも対応するメサ部１７Ａ、１７Ｂの主面１７ａＡ、１７ａＢに形成されていれば、対応するメサ部の主面、側面や、基台１４の主面１４ａ、１４ｂに跨って形成されていても構わない。

各マウント電極２３、２４は、基台１４のうち＋Ｘ軸方向の端部であって、Ｚ’軸方向の両端部にそれぞれ形成されている。
第一のマウント電極２３は、基台１４のうち＋Ｘ、＋Ｚ’軸方向に位置する角部において、第一の主面１４ａ、側面１４ｄ、及び第二の主面１４ｂにわたって形成されている。
第二のマウント電極２４は、基台１４のうち＋Ｘ、−Ｚ’軸方向に位置する角部において、第一の主面１４ａ、側面１４ｄ、及び第二の主面１４ｂにわたって形成されている。なお、第二のマウント電極２４は、少なくとも第二の主面１４ｂに形成されていればよい。

第一の引き回し配線２５は、基台１４の第一の主面１４ａ側において、第一の励振電極２１と第一のマウント電極２３とを接続している。
第二の引き回し配線２６は、基台１４の第二の主面１４ｂ側において、第二の励振電極２２と第二のマウント電極２４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が気密封止された状態で実装されるパッケージ３０と、を備えている。
パッケージ３０は、ベース基板３１と、ベース基板３１に重ね合わされたリッド基板３２と、を備えている。ベース基板３１及びリッド基板３２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３１は、平面視で矩形状に形成された底壁部３１ａと、底壁部３１ａの外周縁から＋Ｙ’軸方向に立設された側壁部３１ｂと、を有している。側壁部３１ｂは、底壁部３１ａの外周縁における全周にわたって形成されている。
底壁部３１ａの表面（＋Ｙ’軸方向に位置する面）には、ベース基板３１と同一の材料で形成された支持部材３４が一対取付けられている。各支持部材３４は、底壁部３１ａ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。各支持部材３４上には、内部電極３５が形成されている。
また、底壁部３１ａ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３５及び外部電極は、底壁部３１ａ及び支持部材３４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３５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、配線を介して、内部電極３５と外部電極とを接続する形態であってもよいし、支持部材３４を用いずに内部電極３５と外部電極とを接続してもよい。

リッド基板３２は、平面視矩形の板状に形成されている。リッド基板３２は、その外周部分がベース基板３１の側壁部３１ｂに＋Ｙ’軸方向から接合されている。そして、ベース基板３１の底壁部３１ａ及び側壁部３１ｂとリッド基板３２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４０を介して、ベース基板３１の支持部材３４に実装されている。具体的には、ベース基板３１の支持部材３４に形成された一対の内部電極３５に対して、圧電振動片１０の対応するマウント電極２３、２４が第二の主面１４ｂ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３０のキャビティＣ内で機械的に保持されるとともに、マウント電極２３、２４と内部電極３５とがそれぞれ導通された状態になっている。
すなわち、マウント電極２３、２４が圧電振動片１０のマウント部となり、マウント電極２３、２４が形成された部分の基台１４がマウント領域となる。圧電振動片１０は、パッケージ３０により圧電板１１の＋Ｘ軸方向側の部分で片持ち支持される。

＜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、上述した基台１４の主面１４ａ、１４ｂに対応している。

（外形形成工程）
図５から図８は、外形形成工程を説明するための工程図である。
図５から図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を形成する領域を圧電板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５０を成膜する。エッチング保護膜５０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５０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５０上にフォトレジスト膜５１を成膜する。フォトレジスト膜５１は、エッチング保護膜５０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（例えば、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５１に、例えば圧電振動片１０の平面視外形に対応する外形マスク５１ａを形成する。具体的には、まず圧電振動片１０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５１をそれぞれ露光する。その後、フォトレジスト膜５１を一括して現像する。これにより、両フォトレジスト膜５１に外形マスク５１ａ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５０に圧電振動片１０の平面視外形に対応する外形パターン５０ａを形成する。具体的には、外形マスク５１ａが形成されたフォトレジスト膜５１をマスクとしてエッチングを行ない、エッチング保護膜５０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、例えば圧電振動片１０の平面視外形に対応する外形パターン５０ａが両エッチング保護膜５０に形成される。
なお、本工程では、エッチング保護膜５０及びフォトレジスト膜５１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５１を剥離しても構わない。

次に、図８に示すように、外形パターン５０ａをマスクとして、ウエハＳをエッチングする。このエッチングは、例えばウェットエッチングにより行われる。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５０ａ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。このとき、ウエハＳの主面Ｓ１及び側面Ｓ２は、自然結晶面に倣ってエッチングされる。
ここで、外形マスク５１ａ及び外形パターン５０ａを除去する、公知のエッチング加工を行う。

（メサ部形成工程）
図９から図１９は、メサ部形成工程を説明するための工程図である。
図９から図１９に示すように、メサ部形成工程は、ウエハＳに形成された圧電振動片１０の両主面にメサ部１５Ａ、１６Ａ、１７Ａ、１５Ｂ、１６Ｂ、１７Ｂを形成する工程である。第一のメサ部１５Ａは、第一のメサ部１５Ｂと同時に形成される。同様に、第二のメサ部１６Ａは第二のメサ部１６Ｂと同時に形成され、第三のメサ部１７Ａは第三のメサ部１７Ｂと同時に形成される。以下では、メサ部１５Ａ、１６Ａ、１７Ａを形成する工程について説明する。
図９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５５及びフォトレジスト膜５６を積層する。

次に、図１０に示すように、フォトレジスト膜５６に第一のメサ部１５Ａの平面視外形に対応するメサ部マスク５６ａを形成する（第一のマスク形成工程）。メサ部マスク５６ａの形成方法は、上述した外形マスク５１ａ（図６参照）の形成方法と同様である。
続いて、図１１に示すように、メサ部マスク５６ａをマスクとしてエッチング保護膜５５にメサ部パターン５５ａを形成する。メサ部パターン５５ａの形成方法は、上述した外形パターン５０ａ（図７参照）の形成方法と同様である。なお、メサ部マスク５６ａ、メサ部パターン５５ａとして、前述の外形マスク５１ａ、外形パターン５０ａがシュリンクした（縮んだ）ものを用いてもよい。

続いて、図１２に示すように、メサ部パターン５５ａをマスクとして、ウエハＳをエッチングする（第一のエッチング形成工程）。このエッチングは、例えばウェットエッチングにより行われる。ウエハＳ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５５ａで覆われた部分が第一のメサ部１５Ａの主面１５ａＡに対応する外形に形成される。このとき、ウエハＳの側面Ｓ２は、エッチング液にさらされることでＹ’軸方向に対して傾く。一般的に、ウエハＳの稜線の近傍が比較的エッチング液の影響をうけやすいため、側面Ｓ２がウェットエッチングによりこのように変形する。
ウェットエッチングで新たに形成された面Ｓ４、Ｓ５は、自然結晶面に倣って形成される。
次に、図１３に示すように、メサ部マスク５６ａ及びメサ部パターン５５ａを除去するエッチング加工を行う。

次に、図１４に示すように、メサ部形成工程で先に形成したエッチング保護膜５５及びフォトレジスト膜５６と同様に、ウエハＳ上にエッチング保護膜６０及びフォトレジスト膜６１を積層する（第二のマスク形成工程）。
次に、図１５に示すように、フォトレジスト膜６１に第二のメサ部１６Ａの主面１６ａＡの平面視外形に対応するメサ部マスク６１ａを形成する。メサ部マスク６１ａをマスクとしてエッチング保護膜６０にメサ部パターン６０ａを形成する。メサ部マスク６１ａ、メサ部パターン６０ａは、前述のメサ部マスク５６ａ、メサ部パターン５５ａよりも外形の小さいマスクやパターンにする。言い換えれば、メサ部マスク６１ａ及びメサ部パターン６０ａで覆われるウエハＳの領域は、メサ部マスク５６ａ及びメサ部パターン５５ａで覆われるウエハＳの領域の範囲よりも小さい。

続いて、図１６に示すように、メサ部パターン６０ａをマスクとして、ウエハＳをエッチングする（第二のエッチング形成工程）。
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６０ａで覆われた部分が第二のメサ部１６Ａの主面１６ａＡに対応する外形に形成される。
このとき、ウエハＳの側面Ｓ２のＹ’軸方向の両端部は、エッチング液にさらされることでＹ’軸方向に対してさらに傾く。ウエハＳの側面や主面を繰り返してエッチング液にさらすことで、これらの側面や主面はＹ’軸方向やＸ軸方向に対してさらに傾く。
第一のエッチング形成工程で既に形成されていた面Ｓ４は、Ｘ軸方向に対して傾く。面Ｓ４は、外側に向かうにしたがって−Ｙ’軸方向に向かうように傾く。面Ｓ５は、Ｙ’軸方向に対して−Ｙ’軸方向に向かうにしたがってウエハＳの外周側に向かうように傾く。ウェットエッチングで新たに形成された面Ｓ７、Ｓ８は、自然結晶面に倣って形成される。
次に、図１７に示すように、メサ部マスク６１ａ及びメサ部パターン６０ａを除去するエッチング加工を行う。

次に、図１８に示すように、ウエハＳ上にエッチング保護膜６５及びフォトレジスト膜６６を積層する（第三のマスク形成工程）。
次に、図１９に示すように、フォトレジスト膜６６に第三のメサ部１７Ａの主面１７ａＡの平面視外形に対応するメサ部マスク６６ａを形成する。メサ部マスク６６ａをマスクとしてエッチング保護膜６５にメサ部パターン６５ａを形成する。メサ部マスク６６ａ、メサ部パターン６５ａは、前述のメサ部マスク６１ａ、メサ部パターン６０ａよりも外形の小さいマスクやパターンになる。
なお、メサ部マスク６１ａ、メサ部パターン６０ａとして、前述のメサ部マスク５６ａ、メサ部パターン５５ａがシュリンクしたものを用いてもよい。

続いて、メサ部パターン６５ａをマスクとして、ウエハＳをエッチングする（第三のエッチング形成工程）。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６５ａで覆われた部分が第三のメサ部１７Ａの主面１７ａＡに対応する外形に形成される。
図４に示すように、このときエッチング液にさらされることで、ウエハＳの側面Ｓ２は＋Ｘ軸方向に向かって凸となる形状に湾曲するようにＹ’軸方向に対してさらに傾く。既に形成されていた面Ｓ４はＸ軸方向に対してさらに傾き、既に形成されていた面Ｓ７はＸ軸方向に対して傾く。既に形成されていた面Ｓ５はＹ’軸方向に対してさらに傾き、既に形成されていた面Ｓ８はＹ’軸方向に対して傾く。第二のメサ部１６Ａの主面１６ａＡは、Ｘ軸方向に対して傾く。
第三のメサ部１７Ａの主面１７ａＡ、及びウェットエッチングで新たに形成された第三のメサ部１７Ａの側面１７ｄＡは、自然結晶面に倣って形成される。

なお、メサ部形成工程の後で、ウエハＳ全体をエッチングすることで、ウエハＳの外面を全体にわたって均しても構わない（均し工程）。なお、均し工程では、ウェットエッチング及びドライエッチングの何れかを選択することができる。

（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上に形成する。電極膜形成工程の後で、個片化工程においてウエハＳを各圧電振動片１０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、外形形成工程の後で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で外形形成工程を行っても構わない。

以上説明したように、本実施形態の圧電振動片１０によれば、第一のメサ部１５Ａの側面１５ｄＡとＹ’軸方向とのなす角度θ１は、第二のメサ部１６Ａの側面１６ｄＡとＹ’軸方向とのなす角度θ２よりも大きい。すなわち、第一のメサ部１５Ａの稜線１５ｅＡにおける角度θ１１は、第二のメサ部１６Ａの稜線１６ｅＡにおける角度θ１２よりも大きい。一般的に、稜線における角度が１８０°に近づくにしたがって、メサ部における稜線の両側間の形状の変化が緩やかになる。このため、圧電振動片１０で発生した振動により稜線１５ｅＡで不要振動が発生するのを抑え、優れた振動特性を得ることができる。

第一のメサ部１５Ａの主面１５ａＡとＹ’軸方向とのなす角度θ６は、第二のメサ部１６Ａの主面１６ａＡとＹ’軸方向とのなす角度θ７よりも小さい。この場合、稜線１５ｅＡの角度θ１１がより大きくなる。第一のメサ部１５Ａにおける稜線１５ｅＡの両側間の形状の変化がさらに緩やかになるため、圧電振動片１０で発生した振動によりこの稜線１５ｅＡで不要振動が発生するのをより確実に抑えることができる。
すなわち、本実施形態では、基台１４に近いメサ部ほど、主面と側面とのなす角度（稜線における角度）が緩やかになる（１８０°に近づく）。これにより、本実施形態では、基台１４に近いメサ部ほど稜線部分での不要振動を抑えることができる。

Ｙ’軸方向に見たときに、基台１４はＺ’軸方向を長手方向とする矩形状に形成されている。ＡＴカット水晶基板がＸ軸方向に主振動たる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’軸方向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。
また、本実施形態の圧電振動子１によれば、本実施形態の圧電振動片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。

なお、本実施形態では、第一のメサ部１５Ａが本発明における第一のメサ部に該当し、第二のメサ部１６Ａが本発明における第二のメサ部に該当するとした。しかし、第二のメサ部１６Ａが本発明における第一のメサ部に該当し、第三のメサ部１７Ａ本発明におけるが第二のメサ部に該当する等としてもよい。
すなわち、基台１４の第一の主面１４ａ上に配置された一のメサ部が本発明における第一のメサ部に該当し、この一のメサ部の主面上に配置された他の一のメサ部が本発明における第二のメサ部に該当する。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。図２０は、圧電振動片７０の平面図である。
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２０に示すように、本実施形態の圧電振動片７０は、第１実施形態の圧電振動片１０のマウント電極２３、２４に代えて、基台１４の＋Ｘ軸方向の端部であってＺ’軸方向の両端部に配置された第一の突出部（突出部）７１、第二の突出部（突出部）７２、及び第一のマウント電極７３、及び第二のマウント電極７４を備えている。
第一の突出部７１は、Ｙ’軸方向に見たときに平行四辺形状に形成されている。第一の突出部７１は、基台１４のうち＋Ｘ軸方向かつ＋Ｚ’軸方向に位置する角部からＹ’軸方向に直交する方向に沿って突出している。より詳しくは、第一の突出部７１は、Ｙ’軸方向に見たときに、＋Ｘ軸方向に向かうに従い＋Ｚ’軸方向に傾斜している。
第一のマウント電極７３は、第一の突出部７１の両主面及び側面に形成されている。第一のマウント電極７３には、第一の引き回し配線２５が接続されている。

第二の突出部７２は、第一の突出部７１と同様に形成されている。すなわち、第二の突出部７２は、Ｙ’軸方向に見たときに平行四辺形状に形成されている。第二の突出部７２は、基台１４のうち＋Ｘ軸方向かつ−Ｚ’軸方向に位置する角部からＹ’軸方向に直交する方向に沿って突出している。より詳しくは、第一の突出部７１は、Ｙ’軸方向に見たときに、＋Ｘ軸方向に向かうに従い−Ｚ’軸方向に傾斜している。
第二のマウント電極７４は、第二の突出部７２の両主面及び側面に形成されている。第二のマウント電極７４には、第二の引き回し配線２６が接続されている。
本実施形態では、マウント電極７３、７４が圧電振動片７０のマウント部となり、突出部７１、７２がマウント領域となる。

突出部７１、７２の厚さ（Ｙ’軸方向の長さ）は、圧電板１１の厚さに等しい。なお、突出部７１、７２の厚さはこれに限られず、突出部７１、７２の厚さを、基台１４の厚さと等しくしてもよいし、基台１４、及びメサ部１５Ａ、１５Ｂ全体の厚さ、基台１４、メサ部１５Ａ、１５Ｂ、及びメサ部１６Ａ、１６Ｂ全体の厚さ等と等しくしてもよい。

このように構成され製造された圧電振動片７０では、パッケージ３０に圧電振動片７０を実装するためのマウント領域として突出部７１、７２を利用することで、圧電振動片７０における振動発生源である振動部とマウント領域との間の間隔を確保できる。これにより、振動部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３０に伝播するのを抑制し、振動漏れを抑制できる。したがって、ＣＩ値の低下を防止できる。
また、圧電振動片７０をパッケージ３０にマウントするための実装部材と突出部７１、７２との付着面積を確保できるので、実装部材と圧電振動片７０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、長期にわたって優れた振動特性を備える圧電振動片７０を提供できる。

なお、本実施形態では、突出部７１、７２の形状は平行四辺形状に限定されない。突出部７１、７２の形状は、パッケージ３０に実装された状態で圧電振動子として通常の使用に耐える基台１４との接合強度を有する形状であれば、長方形状や半円状等を適宜選択して採用することができる。

なお、突出部７１、７２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７１、７２は、少なくとも一部が実装部材４０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４０の一部が、圧電板１１において一対の励振電極２１、２２の間に挟まれた振動部に付着してもよい。
また、マウント電極２３、２４は、振動部に形成されていても構わない。

以上、本発明の第１実施形態及び第２実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。さらに、各実施形態で示した構成のそれぞれを適宜組み合わせて利用できることは、言うまでもない。
例えば、前記第１実施形態及び第２実施形態では、図２１に示す圧電板１１ａのように、主面１４ａ、１５ａＡ、１６ａＡ、１７ａＡが自然結晶面に倣うように形成されるとともに、側面１４ｄ、１５ｄＡ、１６ｄＡがＹ’軸方向に対して傾くように形成してもよい。また、図２２に示す圧電板１１ｂのように、側面１４ｄ、１５ｄＡ、１６ｄＡ、１７ｄＡが自然結晶面に倣うように形成されるとともに、主面１４ａ、１５ａＡ、１６ａＡがＸ軸方向に対して傾くように形成してもよい。

第一のメサ部１５Ａの主面１５ａＡとＹ’軸方向とのなす角度θ６と、第二のメサ部１６Ａの主面１６ａＡとＹ’軸方向とのなす角度θ７と、が等しくてもよい。また、第一のメサ部１５Ａの側面１５ｄＡとＹ’軸方向とのなす角度θ１と、第二のメサ部１６Ａの側面１６ｄＡとＹ’軸方向とのなす角度θ２と、が等しくてもよい。
圧電振動片の基台１４の第一の主面１４ａ上には、３段のメサ部１５Ａ、１６Ａ、１７Ａが形成されているとした。しかし、第一の主面１４ａ上に形成されるメサ部の段数に制限はなく、２段でもよいし４段以上でもよい。
メサ部１５Ａ、１６Ａ、１７Ａの平面視の外径は、矩形状であるとした。しかし、メサ部１５Ａ、１６Ａ、１７Ａの平面視の外径はこれに限られず多角形状や楕円形状等でもよい。
基台１４の第二の主面１４ｂ上にメサ部１５Ｂ、１６Ｂ、１７Ｂが形成されていなくてもよい。

Ｙ’軸方向に見たときに、基台１４はＺ’軸方向を長手方向とする矩形状に形成されている。しかし、基台１４を電気軸であるＸ軸方向を長手方向とする矩形状に形成してもよい。
Ｙ’軸方向に見たときに、基台１４が正方形状に形成されていてもよい。この場合、正方形のいずれの辺に沿う方向を長手方向としてもよい。
また、第１実施形態及び第２実施形態では、結晶軸のＺ’軸方向を長手方向とする圧電板１１について説明したが、Ｘ軸方向を長手方向とする圧電板であってもよい。

１ 圧電振動子
１０、７０ 圧電振動片
１４ 基台
１４ａ 第一の主面（主面）
１４ｂ 第二の主面（主面）
１５Ａ、１５Ｂ 第一のメサ部
１５ａＡ、１６ａＡ 主面
１５ｃＡ、１６ｃＡ 外縁部
１５ｄＡ、１６ｄＡ 側面
１６Ａ、１６Ｂ 第二のメサ部
３０ パッケージ
７１ 第一の突出部（突出部）
７２ 第二の突出部（突出部）
θ１、θ２、θ６、θ７ 角度

Claims (7)

1. ＡＴカット水晶基板により形成された圧電振動片であって、
   板状の基台と、
   板状に形成され、前記基台の主面上に配置された第一のメサ部と、
   板状に形成され、前記第一のメサ部の主面上に配置された第二のメサ部と、
   を備え、
   前記基台の厚さ方向に沿う断面において、
   前記第一のメサ部の外縁部は、前記第二のメサ部の外縁部よりも前記厚さ方向に直交する面方向の外側に突出し、
   前記第一のメサ部の側面と前記厚さ方向とのなす角度は、前記第二のメサ部の側面と前記厚さ方向とのなす角度よりも大きいことを特徴とする圧電振動片。
2. 前記第一のメサ部の外縁部の主面と前記厚さ方向とのなす角度は、前記第二のメサ部の外縁部の主面と前記厚さ方向とのなす角度よりも小さい、請求項１に記載の圧電振動片。
3. ＡＴカット水晶基板により形成された圧電振動片であって、
   板状の基台と、
   板状に形成され、前記基台の主面上に配置された第一のメサ部と、
   板状に形成され、前記第一のメサ部の主面上に配置された第二のメサ部と、
   を備え、
   前記基台の厚さ方向に沿う断面において、
   前記第一のメサ部の外縁部は、前記第二のメサ部の外縁部よりも前記厚さ方向に直交する面方向の外側に突出し、
   前記第一のメサ部の外縁部の主面と前記厚さ方向とのなす角度は、前記第二のメサ部の外縁部の主面と前記厚さ方向とのなす角度よりも小さいことを特徴とする圧電振動片。
4. 前記第一のメサ部の側面と前記厚さ方向とのなす角度は、前記第二のメサ部の側面と前記厚さ方向とのなす角度よりも大きい、請求項３に記載の圧電振動片。
5. 前記厚さ方向に見たときに、前記基台は、前記ＡＴカット水晶基板の水晶結晶軸のうちＺ’軸方向を長手方向とする矩形状に形成されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の圧電振動片。
6. 前記基台において前記ＡＴカット水晶基板の水晶結晶軸のうちＺ’軸方向に離間した両端部には、前記面方向に沿って突出する突出部がそれぞれ形成されている、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の圧電振動片。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の圧電振動片と、
   前記圧電振動片が実装されたパッケージと、
   を備えることを特徴とする圧電振動子。
   

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