JP3844213B2 - 圧電振動片の製造方法、フォトマスク、圧電振動片および圧電デバイス - Google Patents
圧電振動片の製造方法、フォトマスク、圧電振動片および圧電デバイス Download PDFInfo
- Publication number
- JP3844213B2 JP3844213B2 JP2002070441A JP2002070441A JP3844213B2 JP 3844213 B2 JP3844213 B2 JP 3844213B2 JP 2002070441 A JP2002070441 A JP 2002070441A JP 2002070441 A JP2002070441 A JP 2002070441A JP 3844213 B2 JP3844213 B2 JP 3844213B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibrating piece
- piezoelectric vibrating
- piezoelectric
- corrosion
- etching
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電振動片の製造方法、フォトマスク、圧電振動片および圧電デバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気回路において一定の周波数を得るため、図７に示すように、圧電振動片２０をパッケージ５等に実装した圧電振動子１が広く利用されている。圧電振動片２０は、水晶等の圧電材料からなる平板の両面に、励振電極２６を形成したものである。なお、圧電材料の厚さが薄いほど、圧電振動片２０の共振周波数が高くなる。そこで、平板の片面または両面に逆メサ部（凹部）２４を形成し、その逆メサ部２４の底面に励振電極２６を形成した、逆メサ型圧電振動片２０が開発されている。
【０００３】
圧電振動片は、水晶等の圧電材料から切り出した圧電基板上において、複数個を同時に形成する。具体的には、まず圧電基板の表面全体に耐蝕膜を形成する。次に、耐蝕膜の表面全体にレジストを塗布する。そして、図８に示すフォトマスク１９０を用いてレジストを露光する。フォトマスク１９０には、形成すべき複数の圧電振動片のパターン１９２が遮光部として描画され、その周辺部１９５は透光部になっている。また、フォトマスク１９０には、形成された圧電振動片を支持するフレームのパターン１９４が描画され、圧電振動片のパターン１９２との間に支持部のパターン１９３が描画されている。
【０００４】
このフォトマスク１９０を介してレジストを露光し、現像することにより、圧電振動片の形成領域にレジストが残り、その周辺部のレジストが除去される。そして、そのレジストをマスクとして耐蝕膜をエッチングすることにより、圧電振動片の形成領域に耐蝕膜が残り、その周辺部の耐蝕膜が除去されて、耐蝕膜がパターニングされる。そして、パターニングされた耐蝕膜をマスクとして圧電基板をエッチングすることにより、圧電振動片の外形が形成される。その後、励振電極等を形成した圧電振動片をフレームから分離すれば、圧電振動片が完成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した方法により形成された圧電振動片の平面図を、図９（１）に示す。なお、同図（２）はＡ−Ａ線における断面図であり、同図（３）はＢ−Ｂ線における断面図であり、同図（４）はＣ−Ｃ線における断面図である。圧電振動片１２０の外形は、圧電基板における圧電振動片の形成領域のＸ方向およびＺ′方向周辺部をエッチングすることにより形成される。したがって、圧電振動片の角部１２０ａには両方向のエッチングが重畳的に作用してオーバーエッチングされ、図９の各図に示すように面だれが生じる。なお、水晶等の圧電材料の異方性により、面だれは一定の方向に発生すると考えられる。そしてこの面だれにより、圧電振動片の外形形状に起因するスプリアス振動が発生するという問題がある。
【０００６】
本発明は上記問題点に着目し、圧電振動片の外形形状に起因するスプリアス振動の発生を防止することが可能な、圧電振動片の製造方法、フォトマスクおよび圧電振動片の提供を目的とする。
【０００７】
ところで、図７に示す圧電振動子１は、圧電振動片２０をパッケージ５にマウントして製造する。ここで、上述した方法により圧電振動片２０を形成した場合には、圧電振動片のマウント部２０ｂに面だれが発生するので、パッケージ５との接着強度が低下し、また圧電振動子１のＣＩ値が増加する。そこで、マウント部２０ｂの面積を確保するため、圧電振動片２０の外形を拡大する必要がある。しかしそれでは、圧電デバイス１の小型化の要請に応えることができないという問題がある。
【０００８】
また、上述した方法により逆メサ型圧電振動片を形成した場合には、図９に示す逆メサ部１２４の外枠１２５に面だれが発生するので、外枠１２５の一部が細くなって強度が劣化する。そこで、逆メサ部１２４の大きさを維持したまま圧電振動片１２０の外形を拡大するか、または逆メサ部１２４の大きさを縮小して圧電振動片１２０の外形を維持するか、いずれかの方法で強度を確保する必要がある。しかし、前者の場合には圧電デバイスの小型化の要請に応えることができないという問題があり、後者の場合は圧電振動片のＣＩ値や温度特性が悪化するという問題がある。
【０００９】
本発明は上記問題点に着目し、圧電デバイスの小型化が可能な、圧電振動片の製造方法、フォトマスクおよび圧電振動片の提供を目的とする。
加えて本発明は、圧電振動片の外形形状に起因するスプリアス振動の発生を防止することが可能であり、また小型化が可能な、圧電デバイスの提供を目的とする。
【００１０】
一方、圧電振動片の製造途中において、圧電振動片は支持部により圧電基板のフレームに連結され支持されている。なお、最終工程において、圧電振動片は支持部から折り取られて分離される。もっとも、製造途中に圧電振動片が外力を受けて、フレームから脱落する場合がある。そこで本発明は、圧電振動片の脱落を防止することが可能であり、最終的には圧電振動片を圧電基板から分離することが可能な、圧電振動片の製造方法およびフォトマスクの提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る圧電振動片の製造方法では、圧電基板における圧電振動片の形成領域に耐蝕膜を形成するとともに、前記圧電振動片の形成領域の角部の対頂角領域に、前記圧電振動片の角部におけるオーバーエッチング防止用の耐蝕膜を形成する工程と、前記耐蝕膜をマスクとして前記圧電基板をエッチングし、前記圧電振動片の外形を形成する工程と、を順次行う構成とした。
【００１２】
この場合、圧電振動片の形成領域の角部の対頂角領域に形成した耐蝕膜により、圧電振動片の形成領域のＸ方向周辺部およびＺ′方向周辺部が分断される。これにより、圧電振動片の形成領域の角部に対して、両方向におけるエッチングが重畳的に作用することがない。そのため、圧電振動片の角部がオーバーエッチングされることがなく、面だれも発生しない。したがって、圧電振動片の外形形状に起因するスプリアス振動の発生を防止することができる。また、面だれが発生しないので、圧電振動片の外形を拡大する必要はない。したがって、圧電デバイスを小型化することができる。
【００１４】
また、本発明に係る圧電振動片の製造方法では、前記圧電振動片は、逆メサ型圧電振動片である構成とした。この場合、圧電振動片の角部に面だれが発生しないので、逆メサ部の外枠の強度確保のため、圧電振動片の外形を拡大する必要はない。したがって、圧電デバイスを小型化することができる。
【００１５】
また、本発明に係る圧電振動片の製造方法では、前記オーバーエッチング防止用の耐蝕膜は、前記圧電振動片の形成領域の角部から、当該角部の周辺部に延長形成する構成とした。この場合、圧電振動片の製造途中において、圧電基板におけるオーバーエッチング防止用の耐蝕膜の形成部分により、圧電振動片とフレーム間および隣接する圧電振動片の隙間が小さくなり、圧電振動片の動く範囲が規制され、振幅が小さくなる。したがって、圧電振動片の脱落を防止することができる。
【００１６】
また、本発明に係る圧電振動片の製造方法では、前記圧電振動片の形成領域の角部と、当該角部の周辺部との間における前記耐蝕膜の幅は、前記耐蝕膜をマスクとした前記圧電基板のエッチングにより、前記圧電基板における前記オーバーエッチング防止用の耐蝕膜の形成部分から、前記圧電振動片を分離可能な幅に形成する構成とした。これにより、エッチング終了後には圧電振動片を圧電基板から分離することができる。
【００１７】
また、本発明に係る圧電振動片の製造方法では、前記圧電基板における前記圧電振動片の形成領域に加えて、形成された前記圧電振動片を支持するフレームの形成領域に耐蝕膜を形成するとともに、前記オーバーエッチング防止用の耐蝕膜を、前記フレームの形成領域および／または隣接する圧電振動片の形成領域の角部まで延長形成する構成とした。この場合、圧電振動片の製造途中において、フレームおよび／または隣接する圧電振動片により、圧電振動片の動く範囲を規制することができる。したがって、圧電振動片の脱落を防止することができる。
【００１８】
また、本発明に係る圧電振動片の製造方法では、前記オーバーエッチング防止用の耐蝕膜と、前記フレームの形成領域に形成した前記耐蝕膜との連結部分の幅は、前記耐蝕膜をマスクとした前記圧電基板のエッチングにより、前記圧電基板における前記オーバーエッチング防止用の耐蝕膜の形成部分が、前記フレームから分離することのない幅に形成する構成とした。この場合、圧電振動片の製造途中において、圧電振動片の動く範囲を規制するとともに、フレームにより強固に圧電振動片を支持することができる。したがって、圧電振動片の脱落を防止することができる。
【００１９】
一方、本発明に係るフォトマスクでは、フォトリソグラフィにより耐蝕膜をパターニングし、前記耐蝕膜をマスクに圧電基板をエッチングして、前記圧電基板上に圧電振動片を形成する際に、前記フォトリソグラフィに使用するため、形成すべき前記耐蝕膜に対応するパターンが描画されたフォトマスクであって、前記圧電振動片の外形パターンの角部の対頂角領域に、前記圧電振動片の角部におけるオーバーエッチング防止用のパターンを描画した構成とした。これにより、圧電振動片の外形形状に起因するスプリアス振動の発生を防止することができる。また、圧電デバイスを小型化することができる。
【００２０】
また、本発明に係るフォトマスクでは、前記圧電振動片は、逆メサ型圧電振動片である構成とした。これにより、圧電デバイスを小型化することができる。
【００２１】
また、本発明に係るフォトマスクでは、前記オーバーエッチング防止用のパターンは、前記圧電振動片の外形パターンの角部から、当該角部の周辺部に延長描画した構成とした。これにより、圧電振動片の脱落を防止することができる。
【００２２】
また、本発明に係るフォトマスクでは、前記圧電振動片の外形パターンに加えて、形成された前記圧電振動片を支持するフレームのパターンを描画するとともに、前記オーバーエッチング防止用のパターンを、前記フレームのパターンおよび／または隣接する圧電振動片のパターンの角部まで延長描画した構成とした。これにより、圧電振動片の脱落を防止することができる。
【００２３】
一方、本発明に係る圧電振動片では、前述した圧電振動片の製造方法を使用して製造した構成とした。これにより、圧電振動片の外形形状に起因するスプリアス振動の発生を防止することができる。また、圧電デバイスを小型化することができる。
【００２４】
一方、本発明に係る圧電デバイスでは、前述した圧電振動片を使用して製造した構成とした。これにより、圧電振動片の外形形状に起因するスプリアス振動の発生を防止することが可能であり、また小型化が可能な、圧電デバイスを提供することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る圧電振動片の製造方法、フォトマスク、圧電振動片および圧電デバイスの好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細に説明する。なお以下に記載するのは本発明の実施形態の一態様にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２６】
図７に示す逆メサ型圧電振動片２０は、水晶等の圧電材料から所定角度で切り出した平板の両面に、逆メサ部（凹部）２４を形成したものである。なお、逆メサ部は片面のみに形成してもよい。また、逆メサ部２４における圧電材料の厚さは、例えば１０μｍ程度とし、その外枠２５における圧電材料の厚さは、例えば１００μｍ程度とする。そして、その逆メサ部２４の底面中央部に、圧電材料を励振する励振電極２６を形成する。励振電極２６は、Ａｕ／Ｃｒ膜等の導電材料によって形成する。一方、外枠２５の一部を拡大形成して、パッケージ５へのマウント部２０ｂとする。そのマウント部の両面および側面には接続電極２７を形成し、励振電極２６との導通を確保する。これにより、外部から励振電極２６への通電が可能となる。
【００２７】
図２に本実施形態に係る圧電振動片の製造方法のフローチャートを示す。また、図３ないし図５に本実施形態に係る圧電振動片の製造方法の工程図を示す。なお、図３ないし図５の各図は、図７のＦ−Ｆ線に相当する部分における圧電基板の断面図である。以下には、水晶等の圧電材料から所定角度で切り出した圧電基板において、両面から逆メサ部を形成した複数個の逆メサ型圧電振動片を同時に形成する場合について説明する。なお、片面のみに逆メサ部を形成する場合についても、同様に行うことができる。
【００２８】
まず、図３（１）に示すように、圧電基板の表面全体に耐蝕膜５０を形成する（Ｓ６０）。耐蝕膜５０として、Ａｕ／Ｃｒ膜等をスパッタ法等により形成する。次に、耐蝕膜５０をパターニングするため、フォトリソグラフィを行う（Ｓ６２）。具体的には、まず耐蝕膜５０の表面全体にレジスト５２を塗布する。なお、以下には、露光された部分が現像により除去されるポジ型のレジストを使用する場合について述べる。次に、フォトマスクを介してレジスト５２を露光する。
【００２９】
一般にフォトマスクは、ガラス板等の表面にＣｒ膜等によりパターンを描画したものであり、Ｃｒ膜等の形成部分が遮光部となり、非形成部分が透光部となる。なお、露光された部分以外の部分が現像により除去されるネガ型のレジストを使用する場合には、Ｃｒ膜等の形成部分と非形成部分とを逆転させて、遮光部と透光部とを逆転させる。また、縮小露光を行う場合には、実際に形成されるレジストのパターンを拡大してフォトマスクに描画する。
【００３０】
図１は、本実施形態に係るフォトマスクの平面図である。フォトマスク９０には、形成すべき複数の圧電振動片の外形パターン９２が、Ｃｒ膜等により描画されている。したがって、圧電振動片の外形パターン９２が遮光部となり、その周辺部９５が透光部となっている。また、形成された圧電振動片を支持するフレームのパターン９４がＣｒ膜等により描画され、圧電振動片の外形パターン９２との間に支持部のパターン９３がＣｒ膜等により描画されて、いずれも遮光部となっている。
【００３１】
さらにフォトマスク９０には、圧電振動片の外形パターン９２の角部から、当該角部の対頂角領域に、オーバーエッチング防止用のパターン９６が延長描画されている。なお、圧電振動片の外形パターン９２の角部と、対頂角領域のパターン９６との連結部分は、点接触の状態となっている。これにより、後述するように、圧電基板における前記対頂角領域から圧電振動片を分離することが可能となる。なお、圧電振動片の外形パターン９２の角部と、対頂角領域のパターン９６とが分離している場合にも、上記と同様に圧電振動片を分離することができる。もっとも、当該連結部分におけるパターンの幅を、後述する所定の幅に形成すれば、上記と同様に圧電振動片を分離することができる一方で、圧電振動片の製造途中において、圧電基板における前記対頂角領域により、圧電振動片の動く範囲を規制するとともに、圧電振動片を支持することが可能となり、圧電振動片の脱落を防止することができる。
【００３２】
そして、対頂角領域のパターン９６は、フレームのパターン９４に延長描画され、また隣接する圧電振動片の外形パターン９２ｂの角部にも延長描画されている。その結果、前記対頂角領域のパターン９６は、フレームのパターン９４から矩形パターンを突出させた形状となっている。
【００３３】
なお、対頂角領域のパターン９６の形状は、図１に示す矩形に限られず、図６に示すような様々な形状とすることができる。例えば、図６（１）では、対頂角領域のパターン９６ａは、フレームのパターン９４まで延長描画されているが、隣接する圧電振動片の外形パターン９２ｂの角部には延長描画されていない。また、図６（２）では、対頂角領域のパターン９６ｂは、フレームのパターン９４および隣接する圧電振動片の外形パターン９２ｂの角部まで延長描画されているが、フレームのパターン９４に対して点接触しているため、三角形パターンとなっている。また、図６（３）では、対頂角領域のパターン９６ｃは、隣接する圧電振動片のパターンの角部まで延長描画されているが、フレームのパターン９４には延長描画されていない。
【００３４】
本実施形態では、図１に示すフォトマスク９０を介してレジストを露光し、さらに現像する。これにより、図３（１）に示すように、圧電振動片の形成領域４１にはレジスト５２が残り、圧電振動片の形成領域の周辺部４２におけるレジスト５２は除去される。
【００３５】
そして、残っているレジスト５２をマスクとして、耐蝕膜のエッチングを行う（Ｓ６４）。その後、レジスト５２を除去すれば、図３（２）に示すように、耐蝕膜がパターニングされた状態となる。すなわち、圧電基板４０における圧電振動片の形成領域４１に耐蝕膜５０が形成される。なお、圧電振動片を支持するフレームおよび支持部の形成領域にも耐蝕膜５０が形成される。そして、圧電振動片の形成領域の角部から、当該角部の対頂角領域に耐蝕膜５０が延長形成される。前記対頂角領域に延長形成された耐蝕膜５０は、さらに前記フレームの形成領域、および隣接する圧電振動片の形成領域の角部まで延長形成される。
【００３６】
次に、再びフォトリソグラフィを行って（Ｓ６６）、図３（３）に示すように、レジスト５３に対して圧電振動片の形成領域の周辺部４２および逆メサ部４４をパターニングする。そして、耐蝕膜５０をマスクとして、圧電基板４０のエッチングを行う（Ｓ６８）。これにより、図４（１）に示すように、圧電基板４０における圧電振動片の形成領域の周辺部４２がエッチングされ、圧電振動片の形成領域４１に圧電振動片の外形が形成される。なお、圧電基板のエッチングはウエットエッチングによって行う。エッチング液には、フッ酸もしくは酸性フッ化アンモニウムの水溶液、またはフッ酸とフッ化アンモニウムとを適当な比率で混合した液体を使用する。
【００３７】
なお、圧電振動片の外形は、圧電振動片の形成領域のＸ方向およびＺ′方向の周辺部において、圧電基板をエッチングすることにより形成される。ここで本実施形態では、前記対頂角領域に形成された耐蝕膜５０により、Ｘ方向およびＺ′方向の周辺部が分断され、両方向のエッチングが独立して行われる。したがって、圧電振動片の形成領域の角部には、両方向のエッチングが重畳的に作用することがなく、圧電振動片の角部はオーバーエッチングとならない。なお、前記対頂角領域に形成された耐蝕膜が、圧電振動片の形成領域に形成された耐蝕膜からわずかに分離している場合でも、Ｘ方向およびＺ′方向の周辺部におけるエッチングは独立して行われる。
【００３８】
一方、前記対頂角領域における耐蝕膜５０は、圧電振動片の形成領域における耐蝕膜５０と点接触しているが、ウエットエッチングはサイドエッチングを伴うので、圧電基板における前記対頂角領域から圧電振動片を分離することができる。そこで、エッチング時間からサイドエッチング量を算出した上で、エッチング終了の直前に前記対頂角領域から圧電振動片が分離可能となるように、圧電振動片の形成領域の角部と当該角部の対頂角領域との間における、耐蝕膜の幅を設定するのが望ましい。なお、図１に示すフォトマスクにおいても、圧電振動片の外形パターン９２の角部と、前記対頂角領域のパターン９６との連結部分の幅を、上記と同様に設定する。また、逆メサ型圧電振動片の場合には、後述する逆メサ部のエッチング終了の直前に、前記対頂角領域から圧電振動片が分離可能となるように設定するのが望ましい。これらにより、エッチング終了の直前まで、圧電基板における前記対頂角領域が、圧電振動片の角部を支持することができるので、製造工程の途中における圧電振動片の脱落を防止することができる。
【００３９】
逆に、エッチング終了後においても、圧電基板における前記対頂角領域がフレームから分離しないように、前記対頂角領域における耐蝕膜とフレームの形成領域における耐蝕膜との連結部分の幅を設定するのが望ましい。なお、図１に示すフォトマスクにおいても、前記対頂角領域のパターン９６と、前記フレームのパターン９４との連結部分の幅を、上記と同様に設定する。これらにより、圧電基板のエッチング終了後においても、圧電基板における前記対頂角領域がフレームから分離することはない。したがって、圧電基板における前記対頂角領域が、圧電振動片の動く範囲を規制するとともに、圧電振動片の角部を強固に支持することができる。
【００４０】
もっとも、圧電振動片は支持部によってもフレームに支持されるので、支持部近傍の角部では圧電振動片を強固に支持する必要はなく、オーバーエッチングの防止ができれば十分である。そこで、フォトマスクにおいて、前記支持部のパターンを配置した圧電振動片の外形パターンの一辺に対し、対向する一辺の両端の角部にのみ、図１に示す対頂角領域のパターン９６を延長描画するとともに、支持部のパターンを配置した一辺の両端角部には、図６（２）または（３）に示す対頂角領域のパターンを延長描画してもよい。そして、このフォトマスクを使用して、圧電基板の表面に上記パターンの耐蝕膜を形成する。これにより、エッチング終了前には圧電振動片の脱落を防止することができるとともに、エッチング終了後には圧電振動片を容易に分離することができる。
【００４１】
一方、図４（２）に示すように、レジスト５３をマスクとして、耐蝕膜５０のエッチングを行うことにより、耐蝕膜５０に逆メサ部４４をパターニングする（Ｓ７０）。さらに、耐蝕膜５０をマスクとして、圧電基板４０のエッチングを行うことにより、圧電基板４０に逆メサ部４４を形成する（Ｓ７２）。その後、レジスト５３および耐蝕膜５０を除去することにより（Ｓ７４）、図４（３）に示すように、圧電振動片のブランクが完成する。
【００４２】
次に、図５（１）に示すように、圧電基板４０の表面全体に、電極材料被膜５５を形成する（Ｓ７６）。なお、電極材料被膜５５として、Ａｕ／Ｃｒ膜等をスパッタ法等により形成する。さらに、フォトリソグラフィを行って、レジスト５６に対して電極４６をパターニングする（Ｓ７８）。そして、レジスト５６をマスクとして、電極材料被膜５５のエッチングを行うことにより、電極４６を形成する（Ｓ８０）。その後、レジスト５６を除去すれば、図５（２）に示す状態となる。最後に、フレームによる圧電振動片の支持部から圧電振動片を折り取って（Ｓ８２）、圧電振動片が完成する。
【００４３】
図７に本実施形態に係る圧電振動片を実装した圧電振動子の説明図を示す。同図（１）はＥ−Ｅ線における平面断面図であり、同図（２）はＤ−Ｄ線における側面断面図である。上記のように製造した圧電振動片２０は、パッケージ５に実装することにより、圧電振動子１として使用することができる。パッケージ５はセラミックシート等を積層して形成する。また、キャビティ６の底面には電極９及び配線パターン（不図示）を形成して、パッケージ５の裏面に形成した外部端子（不図示）との導通を可能とする。そして、キャビティ６の内部に圧電振動片２０を片持ち状態で実装する。具体的には、導電性接着剤２を塗布した電極９の上に、圧電振動片２０の接続電極２７を配置する。接続電極２７は励振電極２６と導通しているので、上記により、パッケージ５の裏面の外部端子から、圧電振動片２０の励振電極２６に対して通電可能となる。なお、パッケージ５の上部には蓋部材１０を装着して、パッケージ５の内部を窒素雰囲気等に保持する。
【００４４】
また、本実施形態に係る圧電振動片は、集積回路素子と組み合わせて発振回路を形成することにより、圧電発振器として使用することができる。例えば、図７に示す圧電振動子１と集積回路素子（不図示）とを、配線パターンを形成したモジュール基板上に実装することにより、圧電発振器モジュールを形成することができる。また、図７に示すパッケージ５の内部に、圧電振動片２０とともに集積回路素子を実装することにより、圧電発振器パッケージを形成することができる。
【００４５】
上述した本実施形態に係る圧電振動片の製造方法を使用して、圧電振動片を形成することにより、圧電振動片の外形形状に起因するスプリアス振動の発生を防止することができる。この点、従来の圧電振動片の製造方法では、圧電基板において圧電振動片の外形を形成する際に、圧電振動片の角部にＸ方向およびＺ′方向のエッチングが重畳的に作用してオーバーエッチングされ、面だれが生じていた。そのため、圧電振動片の外形形状に起因するスプリアス振動が発生するという問題があった。
【００４６】
しかし、本実施形態に係る圧電振動片の製造方法では、圧電基板における圧電振動片の形成領域に耐蝕膜を形成するとともに、圧電振動片の形成領域の角部から、圧電振動片の形成領域の周辺部に前記耐蝕膜を延長形成する構成とした。この場合、圧電振動片の形成領域の周辺部に延長形成した耐蝕膜により、圧電振動片の形成領域のＸ方向周辺部およびＺ′方向周辺部が分断される。これにより、圧電振動片の形成領域の角部に対して、両方向におけるエッチングが重畳的に作用することがない。そのため、圧電振動片の角部がオーバーエッチングされることがなく、面だれも発生しない。したがって、圧電振動片の外形形状に起因するスプリアス振動の発生を防止することができる。
【００４７】
なお、従来の圧電振動片の製造方法により、ＡＴカット圧電振動片を製造した場合には、圧電振動片のマウント部分に面だれが発生するので、パッケージとの接着強度の低下や、圧電振動子のＣＩ値の増加などが問題となる。そこで、マウント部分の面積を確保するため、圧電振動片の外形を拡大する必要があり、圧電デバイスの小型化の要請に応えることができないという問題があった。しかし、本実施形態に係る圧電振動片の製造方法によれば、上述したように面だれが発生しないので、圧電振動片の外形を拡大する必要はない。したがって、圧電デバイスを小型化することができる。
【００４８】
また、従来の圧電振動片の製造方法により、逆メサ型圧電振動片を製造した場合には、逆メサ部の外枠に面だれが発生するので、外枠の一部が細くなって強度が劣化するという問題がある。そのため、逆メサ部の大きさを維持したまま圧電振動片の外形を拡大するか、または逆メサ部の大きさを縮小して圧電振動片の外形を維持するかの方法で強度を確保する必要がある。しかし、前者の場合には圧電デバイスの小型化の要請に応えることができないという問題があり、後者の場合は圧電振動片のＣＩ値や温度特性が悪化するという問題があった。
【００４９】
この点、本実施形態に係る圧電振動片の製造方法では、上述したように面だれが発生しないので、逆メサ型圧電振動片の強度が劣化することがない。したがって、圧電振動片の外形を拡大する必要はなく、圧電デバイスを小型化することができる。また、逆メサ部の外形を縮小する必要もなく、圧電振動片の特性が悪化することもない。
【００５０】
【発明の効果】
圧電基板における圧電振動片の形成領域に耐蝕膜を形成するとともに、前記圧電振動片の形成領域の角部の周辺部に、前記圧電振動片の角部におけるオーバーエッチング防止用の耐蝕膜を形成する工程と、前記耐蝕膜をマスクとして前記圧電基板をエッチングし、前記圧電振動片の外形を形成する工程と、を順次行う構成としたので、圧電振動片の外形形状に起因するスプリアス振動の発生を防止することができる。また、圧電デバイスを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態に係るフォトマスクの平面図である。
【図２】 実施形態に係る圧電振動片の製造方法のフローチャートである。
【図３】 実施形態に係る圧電振動片の製造方法の第１工程図である。
【図４】 実施形態に係る圧電振動片の製造方法の第２工程図である。
【図５】 実施形態に係る圧電振動片の製造方法の第３工程図である。
【図６】 実施形態に係るフォトマスクの変形例である。
【図７】 実施形態に係る圧電振動片を実装した圧電振動子の説明図であり、（１）はＥ−Ｅ線における平面断面図であり、（２）はＤ−Ｄ線における側面断面図である。
【図８】 従来技術に係るフォトマスクの平面図である。
【図９】 （１）は従来技術に係る圧電振動片の製造方法により形成された圧電振動片の平面図であり、（２）はＡ−Ａ線における断面図であり、（３）はＢ−Ｂ線における断面図であり、（４）はＣ−Ｃ線における断面図である。
【符号の説明】
１………圧電振動子、２………導電性接着剤、５………パッケージ、６………キャビティ、９………電極、１０………蓋部材、２０………圧電振動片、２４………逆メサ部、２５………外枠、２６………励振電極、２７………接続電極、４０………圧電基板、４１………圧電振動片の形成領域、４２………圧電振動片の形成領域の周辺部、４４………逆メサ部、４６………電極、５０………耐蝕膜、５２，５３………レジスト、５５………電極材料被膜、５６………レジスト、９０………フォトマスク、９２，９２ｂ………圧電振動片のパターン、９３………支持部、９４………フレームのパターン、９５………周辺部、９６，９６ａ，９６ｂ，９６ｃ………対頂角領域のパターン、１９０………フォトマスク、１９２………圧電振動片のパターン、１９４………周辺部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電振動片の製造方法、フォトマスク、圧電振動片および圧電デバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気回路において一定の周波数を得るため、図７に示すように、圧電振動片２０をパッケージ５等に実装した圧電振動子１が広く利用されている。圧電振動片２０は、水晶等の圧電材料からなる平板の両面に、励振電極２６を形成したものである。なお、圧電材料の厚さが薄いほど、圧電振動片２０の共振周波数が高くなる。そこで、平板の片面または両面に逆メサ部（凹部）２４を形成し、その逆メサ部２４の底面に励振電極２６を形成した、逆メサ型圧電振動片２０が開発されている。
【０００３】
圧電振動片は、水晶等の圧電材料から切り出した圧電基板上において、複数個を同時に形成する。具体的には、まず圧電基板の表面全体に耐蝕膜を形成する。次に、耐蝕膜の表面全体にレジストを塗布する。そして、図８に示すフォトマスク１９０を用いてレジストを露光する。フォトマスク１９０には、形成すべき複数の圧電振動片のパターン１９２が遮光部として描画され、その周辺部１９５は透光部になっている。また、フォトマスク１９０には、形成された圧電振動片を支持するフレームのパターン１９４が描画され、圧電振動片のパターン１９２との間に支持部のパターン１９３が描画されている。
【０００４】
このフォトマスク１９０を介してレジストを露光し、現像することにより、圧電振動片の形成領域にレジストが残り、その周辺部のレジストが除去される。そして、そのレジストをマスクとして耐蝕膜をエッチングすることにより、圧電振動片の形成領域に耐蝕膜が残り、その周辺部の耐蝕膜が除去されて、耐蝕膜がパターニングされる。そして、パターニングされた耐蝕膜をマスクとして圧電基板をエッチングすることにより、圧電振動片の外形が形成される。その後、励振電極等を形成した圧電振動片をフレームから分離すれば、圧電振動片が完成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した方法により形成された圧電振動片の平面図を、図９（１）に示す。なお、同図（２）はＡ−Ａ線における断面図であり、同図（３）はＢ−Ｂ線における断面図であり、同図（４）はＣ−Ｃ線における断面図である。圧電振動片１２０の外形は、圧電基板における圧電振動片の形成領域のＸ方向およびＺ′方向周辺部をエッチングすることにより形成される。したがって、圧電振動片の角部１２０ａには両方向のエッチングが重畳的に作用してオーバーエッチングされ、図９の各図に示すように面だれが生じる。なお、水晶等の圧電材料の異方性により、面だれは一定の方向に発生すると考えられる。そしてこの面だれにより、圧電振動片の外形形状に起因するスプリアス振動が発生するという問題がある。
【０００６】
本発明は上記問題点に着目し、圧電振動片の外形形状に起因するスプリアス振動の発生を防止することが可能な、圧電振動片の製造方法、フォトマスクおよび圧電振動片の提供を目的とする。
【０００７】
ところで、図７に示す圧電振動子１は、圧電振動片２０をパッケージ５にマウントして製造する。ここで、上述した方法により圧電振動片２０を形成した場合には、圧電振動片のマウント部２０ｂに面だれが発生するので、パッケージ５との接着強度が低下し、また圧電振動子１のＣＩ値が増加する。そこで、マウント部２０ｂの面積を確保するため、圧電振動片２０の外形を拡大する必要がある。しかしそれでは、圧電デバイス１の小型化の要請に応えることができないという問題がある。
【０００８】
また、上述した方法により逆メサ型圧電振動片を形成した場合には、図９に示す逆メサ部１２４の外枠１２５に面だれが発生するので、外枠１２５の一部が細くなって強度が劣化する。そこで、逆メサ部１２４の大きさを維持したまま圧電振動片１２０の外形を拡大するか、または逆メサ部１２４の大きさを縮小して圧電振動片１２０の外形を維持するか、いずれかの方法で強度を確保する必要がある。しかし、前者の場合には圧電デバイスの小型化の要請に応えることができないという問題があり、後者の場合は圧電振動片のＣＩ値や温度特性が悪化するという問題がある。
【０００９】
本発明は上記問題点に着目し、圧電デバイスの小型化が可能な、圧電振動片の製造方法、フォトマスクおよび圧電振動片の提供を目的とする。
加えて本発明は、圧電振動片の外形形状に起因するスプリアス振動の発生を防止することが可能であり、また小型化が可能な、圧電デバイスの提供を目的とする。
【００１０】
一方、圧電振動片の製造途中において、圧電振動片は支持部により圧電基板のフレームに連結され支持されている。なお、最終工程において、圧電振動片は支持部から折り取られて分離される。もっとも、製造途中に圧電振動片が外力を受けて、フレームから脱落する場合がある。そこで本発明は、圧電振動片の脱落を防止することが可能であり、最終的には圧電振動片を圧電基板から分離することが可能な、圧電振動片の製造方法およびフォトマスクの提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る圧電振動片の製造方法では、圧電基板における圧電振動片の形成領域に耐蝕膜を形成するとともに、前記圧電振動片の形成領域の角部の対頂角領域に、前記圧電振動片の角部におけるオーバーエッチング防止用の耐蝕膜を形成する工程と、前記耐蝕膜をマスクとして前記圧電基板をエッチングし、前記圧電振動片の外形を形成する工程と、を順次行う構成とした。
【００１２】
この場合、圧電振動片の形成領域の角部の対頂角領域に形成した耐蝕膜により、圧電振動片の形成領域のＸ方向周辺部およびＺ′方向周辺部が分断される。これにより、圧電振動片の形成領域の角部に対して、両方向におけるエッチングが重畳的に作用することがない。そのため、圧電振動片の角部がオーバーエッチングされることがなく、面だれも発生しない。したがって、圧電振動片の外形形状に起因するスプリアス振動の発生を防止することができる。また、面だれが発生しないので、圧電振動片の外形を拡大する必要はない。したがって、圧電デバイスを小型化することができる。
【００１４】
また、本発明に係る圧電振動片の製造方法では、前記圧電振動片は、逆メサ型圧電振動片である構成とした。この場合、圧電振動片の角部に面だれが発生しないので、逆メサ部の外枠の強度確保のため、圧電振動片の外形を拡大する必要はない。したがって、圧電デバイスを小型化することができる。
【００１５】
また、本発明に係る圧電振動片の製造方法では、前記オーバーエッチング防止用の耐蝕膜は、前記圧電振動片の形成領域の角部から、当該角部の周辺部に延長形成する構成とした。この場合、圧電振動片の製造途中において、圧電基板におけるオーバーエッチング防止用の耐蝕膜の形成部分により、圧電振動片とフレーム間および隣接する圧電振動片の隙間が小さくなり、圧電振動片の動く範囲が規制され、振幅が小さくなる。したがって、圧電振動片の脱落を防止することができる。
【００１６】
また、本発明に係る圧電振動片の製造方法では、前記圧電振動片の形成領域の角部と、当該角部の周辺部との間における前記耐蝕膜の幅は、前記耐蝕膜をマスクとした前記圧電基板のエッチングにより、前記圧電基板における前記オーバーエッチング防止用の耐蝕膜の形成部分から、前記圧電振動片を分離可能な幅に形成する構成とした。これにより、エッチング終了後には圧電振動片を圧電基板から分離することができる。
【００１７】
また、本発明に係る圧電振動片の製造方法では、前記圧電基板における前記圧電振動片の形成領域に加えて、形成された前記圧電振動片を支持するフレームの形成領域に耐蝕膜を形成するとともに、前記オーバーエッチング防止用の耐蝕膜を、前記フレームの形成領域および／または隣接する圧電振動片の形成領域の角部まで延長形成する構成とした。この場合、圧電振動片の製造途中において、フレームおよび／または隣接する圧電振動片により、圧電振動片の動く範囲を規制することができる。したがって、圧電振動片の脱落を防止することができる。
【００１８】
また、本発明に係る圧電振動片の製造方法では、前記オーバーエッチング防止用の耐蝕膜と、前記フレームの形成領域に形成した前記耐蝕膜との連結部分の幅は、前記耐蝕膜をマスクとした前記圧電基板のエッチングにより、前記圧電基板における前記オーバーエッチング防止用の耐蝕膜の形成部分が、前記フレームから分離することのない幅に形成する構成とした。この場合、圧電振動片の製造途中において、圧電振動片の動く範囲を規制するとともに、フレームにより強固に圧電振動片を支持することができる。したがって、圧電振動片の脱落を防止することができる。
【００１９】
一方、本発明に係るフォトマスクでは、フォトリソグラフィにより耐蝕膜をパターニングし、前記耐蝕膜をマスクに圧電基板をエッチングして、前記圧電基板上に圧電振動片を形成する際に、前記フォトリソグラフィに使用するため、形成すべき前記耐蝕膜に対応するパターンが描画されたフォトマスクであって、前記圧電振動片の外形パターンの角部の対頂角領域に、前記圧電振動片の角部におけるオーバーエッチング防止用のパターンを描画した構成とした。これにより、圧電振動片の外形形状に起因するスプリアス振動の発生を防止することができる。また、圧電デバイスを小型化することができる。
【００２０】
また、本発明に係るフォトマスクでは、前記圧電振動片は、逆メサ型圧電振動片である構成とした。これにより、圧電デバイスを小型化することができる。
【００２１】
また、本発明に係るフォトマスクでは、前記オーバーエッチング防止用のパターンは、前記圧電振動片の外形パターンの角部から、当該角部の周辺部に延長描画した構成とした。これにより、圧電振動片の脱落を防止することができる。
【００２２】
また、本発明に係るフォトマスクでは、前記圧電振動片の外形パターンに加えて、形成された前記圧電振動片を支持するフレームのパターンを描画するとともに、前記オーバーエッチング防止用のパターンを、前記フレームのパターンおよび／または隣接する圧電振動片のパターンの角部まで延長描画した構成とした。これにより、圧電振動片の脱落を防止することができる。
【００２３】
一方、本発明に係る圧電振動片では、前述した圧電振動片の製造方法を使用して製造した構成とした。これにより、圧電振動片の外形形状に起因するスプリアス振動の発生を防止することができる。また、圧電デバイスを小型化することができる。
【００２４】
一方、本発明に係る圧電デバイスでは、前述した圧電振動片を使用して製造した構成とした。これにより、圧電振動片の外形形状に起因するスプリアス振動の発生を防止することが可能であり、また小型化が可能な、圧電デバイスを提供することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る圧電振動片の製造方法、フォトマスク、圧電振動片および圧電デバイスの好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細に説明する。なお以下に記載するのは本発明の実施形態の一態様にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２６】
図７に示す逆メサ型圧電振動片２０は、水晶等の圧電材料から所定角度で切り出した平板の両面に、逆メサ部（凹部）２４を形成したものである。なお、逆メサ部は片面のみに形成してもよい。また、逆メサ部２４における圧電材料の厚さは、例えば１０μｍ程度とし、その外枠２５における圧電材料の厚さは、例えば１００μｍ程度とする。そして、その逆メサ部２４の底面中央部に、圧電材料を励振する励振電極２６を形成する。励振電極２６は、Ａｕ／Ｃｒ膜等の導電材料によって形成する。一方、外枠２５の一部を拡大形成して、パッケージ５へのマウント部２０ｂとする。そのマウント部の両面および側面には接続電極２７を形成し、励振電極２６との導通を確保する。これにより、外部から励振電極２６への通電が可能となる。
【００２７】
図２に本実施形態に係る圧電振動片の製造方法のフローチャートを示す。また、図３ないし図５に本実施形態に係る圧電振動片の製造方法の工程図を示す。なお、図３ないし図５の各図は、図７のＦ−Ｆ線に相当する部分における圧電基板の断面図である。以下には、水晶等の圧電材料から所定角度で切り出した圧電基板において、両面から逆メサ部を形成した複数個の逆メサ型圧電振動片を同時に形成する場合について説明する。なお、片面のみに逆メサ部を形成する場合についても、同様に行うことができる。
【００２８】
まず、図３（１）に示すように、圧電基板の表面全体に耐蝕膜５０を形成する（Ｓ６０）。耐蝕膜５０として、Ａｕ／Ｃｒ膜等をスパッタ法等により形成する。次に、耐蝕膜５０をパターニングするため、フォトリソグラフィを行う（Ｓ６２）。具体的には、まず耐蝕膜５０の表面全体にレジスト５２を塗布する。なお、以下には、露光された部分が現像により除去されるポジ型のレジストを使用する場合について述べる。次に、フォトマスクを介してレジスト５２を露光する。
【００２９】
一般にフォトマスクは、ガラス板等の表面にＣｒ膜等によりパターンを描画したものであり、Ｃｒ膜等の形成部分が遮光部となり、非形成部分が透光部となる。なお、露光された部分以外の部分が現像により除去されるネガ型のレジストを使用する場合には、Ｃｒ膜等の形成部分と非形成部分とを逆転させて、遮光部と透光部とを逆転させる。また、縮小露光を行う場合には、実際に形成されるレジストのパターンを拡大してフォトマスクに描画する。
【００３０】
図１は、本実施形態に係るフォトマスクの平面図である。フォトマスク９０には、形成すべき複数の圧電振動片の外形パターン９２が、Ｃｒ膜等により描画されている。したがって、圧電振動片の外形パターン９２が遮光部となり、その周辺部９５が透光部となっている。また、形成された圧電振動片を支持するフレームのパターン９４がＣｒ膜等により描画され、圧電振動片の外形パターン９２との間に支持部のパターン９３がＣｒ膜等により描画されて、いずれも遮光部となっている。
【００３１】
さらにフォトマスク９０には、圧電振動片の外形パターン９２の角部から、当該角部の対頂角領域に、オーバーエッチング防止用のパターン９６が延長描画されている。なお、圧電振動片の外形パターン９２の角部と、対頂角領域のパターン９６との連結部分は、点接触の状態となっている。これにより、後述するように、圧電基板における前記対頂角領域から圧電振動片を分離することが可能となる。なお、圧電振動片の外形パターン９２の角部と、対頂角領域のパターン９６とが分離している場合にも、上記と同様に圧電振動片を分離することができる。もっとも、当該連結部分におけるパターンの幅を、後述する所定の幅に形成すれば、上記と同様に圧電振動片を分離することができる一方で、圧電振動片の製造途中において、圧電基板における前記対頂角領域により、圧電振動片の動く範囲を規制するとともに、圧電振動片を支持することが可能となり、圧電振動片の脱落を防止することができる。
【００３２】
そして、対頂角領域のパターン９６は、フレームのパターン９４に延長描画され、また隣接する圧電振動片の外形パターン９２ｂの角部にも延長描画されている。その結果、前記対頂角領域のパターン９６は、フレームのパターン９４から矩形パターンを突出させた形状となっている。
【００３３】
なお、対頂角領域のパターン９６の形状は、図１に示す矩形に限られず、図６に示すような様々な形状とすることができる。例えば、図６（１）では、対頂角領域のパターン９６ａは、フレームのパターン９４まで延長描画されているが、隣接する圧電振動片の外形パターン９２ｂの角部には延長描画されていない。また、図６（２）では、対頂角領域のパターン９６ｂは、フレームのパターン９４および隣接する圧電振動片の外形パターン９２ｂの角部まで延長描画されているが、フレームのパターン９４に対して点接触しているため、三角形パターンとなっている。また、図６（３）では、対頂角領域のパターン９６ｃは、隣接する圧電振動片のパターンの角部まで延長描画されているが、フレームのパターン９４には延長描画されていない。
【００３４】
本実施形態では、図１に示すフォトマスク９０を介してレジストを露光し、さらに現像する。これにより、図３（１）に示すように、圧電振動片の形成領域４１にはレジスト５２が残り、圧電振動片の形成領域の周辺部４２におけるレジスト５２は除去される。
【００３５】
そして、残っているレジスト５２をマスクとして、耐蝕膜のエッチングを行う（Ｓ６４）。その後、レジスト５２を除去すれば、図３（２）に示すように、耐蝕膜がパターニングされた状態となる。すなわち、圧電基板４０における圧電振動片の形成領域４１に耐蝕膜５０が形成される。なお、圧電振動片を支持するフレームおよび支持部の形成領域にも耐蝕膜５０が形成される。そして、圧電振動片の形成領域の角部から、当該角部の対頂角領域に耐蝕膜５０が延長形成される。前記対頂角領域に延長形成された耐蝕膜５０は、さらに前記フレームの形成領域、および隣接する圧電振動片の形成領域の角部まで延長形成される。
【００３６】
次に、再びフォトリソグラフィを行って（Ｓ６６）、図３（３）に示すように、レジスト５３に対して圧電振動片の形成領域の周辺部４２および逆メサ部４４をパターニングする。そして、耐蝕膜５０をマスクとして、圧電基板４０のエッチングを行う（Ｓ６８）。これにより、図４（１）に示すように、圧電基板４０における圧電振動片の形成領域の周辺部４２がエッチングされ、圧電振動片の形成領域４１に圧電振動片の外形が形成される。なお、圧電基板のエッチングはウエットエッチングによって行う。エッチング液には、フッ酸もしくは酸性フッ化アンモニウムの水溶液、またはフッ酸とフッ化アンモニウムとを適当な比率で混合した液体を使用する。
【００３７】
なお、圧電振動片の外形は、圧電振動片の形成領域のＸ方向およびＺ′方向の周辺部において、圧電基板をエッチングすることにより形成される。ここで本実施形態では、前記対頂角領域に形成された耐蝕膜５０により、Ｘ方向およびＺ′方向の周辺部が分断され、両方向のエッチングが独立して行われる。したがって、圧電振動片の形成領域の角部には、両方向のエッチングが重畳的に作用することがなく、圧電振動片の角部はオーバーエッチングとならない。なお、前記対頂角領域に形成された耐蝕膜が、圧電振動片の形成領域に形成された耐蝕膜からわずかに分離している場合でも、Ｘ方向およびＺ′方向の周辺部におけるエッチングは独立して行われる。
【００３８】
一方、前記対頂角領域における耐蝕膜５０は、圧電振動片の形成領域における耐蝕膜５０と点接触しているが、ウエットエッチングはサイドエッチングを伴うので、圧電基板における前記対頂角領域から圧電振動片を分離することができる。そこで、エッチング時間からサイドエッチング量を算出した上で、エッチング終了の直前に前記対頂角領域から圧電振動片が分離可能となるように、圧電振動片の形成領域の角部と当該角部の対頂角領域との間における、耐蝕膜の幅を設定するのが望ましい。なお、図１に示すフォトマスクにおいても、圧電振動片の外形パターン９２の角部と、前記対頂角領域のパターン９６との連結部分の幅を、上記と同様に設定する。また、逆メサ型圧電振動片の場合には、後述する逆メサ部のエッチング終了の直前に、前記対頂角領域から圧電振動片が分離可能となるように設定するのが望ましい。これらにより、エッチング終了の直前まで、圧電基板における前記対頂角領域が、圧電振動片の角部を支持することができるので、製造工程の途中における圧電振動片の脱落を防止することができる。
【００３９】
逆に、エッチング終了後においても、圧電基板における前記対頂角領域がフレームから分離しないように、前記対頂角領域における耐蝕膜とフレームの形成領域における耐蝕膜との連結部分の幅を設定するのが望ましい。なお、図１に示すフォトマスクにおいても、前記対頂角領域のパターン９６と、前記フレームのパターン９４との連結部分の幅を、上記と同様に設定する。これらにより、圧電基板のエッチング終了後においても、圧電基板における前記対頂角領域がフレームから分離することはない。したがって、圧電基板における前記対頂角領域が、圧電振動片の動く範囲を規制するとともに、圧電振動片の角部を強固に支持することができる。
【００４０】
もっとも、圧電振動片は支持部によってもフレームに支持されるので、支持部近傍の角部では圧電振動片を強固に支持する必要はなく、オーバーエッチングの防止ができれば十分である。そこで、フォトマスクにおいて、前記支持部のパターンを配置した圧電振動片の外形パターンの一辺に対し、対向する一辺の両端の角部にのみ、図１に示す対頂角領域のパターン９６を延長描画するとともに、支持部のパターンを配置した一辺の両端角部には、図６（２）または（３）に示す対頂角領域のパターンを延長描画してもよい。そして、このフォトマスクを使用して、圧電基板の表面に上記パターンの耐蝕膜を形成する。これにより、エッチング終了前には圧電振動片の脱落を防止することができるとともに、エッチング終了後には圧電振動片を容易に分離することができる。
【００４１】
一方、図４（２）に示すように、レジスト５３をマスクとして、耐蝕膜５０のエッチングを行うことにより、耐蝕膜５０に逆メサ部４４をパターニングする（Ｓ７０）。さらに、耐蝕膜５０をマスクとして、圧電基板４０のエッチングを行うことにより、圧電基板４０に逆メサ部４４を形成する（Ｓ７２）。その後、レジスト５３および耐蝕膜５０を除去することにより（Ｓ７４）、図４（３）に示すように、圧電振動片のブランクが完成する。
【００４２】
次に、図５（１）に示すように、圧電基板４０の表面全体に、電極材料被膜５５を形成する（Ｓ７６）。なお、電極材料被膜５５として、Ａｕ／Ｃｒ膜等をスパッタ法等により形成する。さらに、フォトリソグラフィを行って、レジスト５６に対して電極４６をパターニングする（Ｓ７８）。そして、レジスト５６をマスクとして、電極材料被膜５５のエッチングを行うことにより、電極４６を形成する（Ｓ８０）。その後、レジスト５６を除去すれば、図５（２）に示す状態となる。最後に、フレームによる圧電振動片の支持部から圧電振動片を折り取って（Ｓ８２）、圧電振動片が完成する。
【００４３】
図７に本実施形態に係る圧電振動片を実装した圧電振動子の説明図を示す。同図（１）はＥ−Ｅ線における平面断面図であり、同図（２）はＤ−Ｄ線における側面断面図である。上記のように製造した圧電振動片２０は、パッケージ５に実装することにより、圧電振動子１として使用することができる。パッケージ５はセラミックシート等を積層して形成する。また、キャビティ６の底面には電極９及び配線パターン（不図示）を形成して、パッケージ５の裏面に形成した外部端子（不図示）との導通を可能とする。そして、キャビティ６の内部に圧電振動片２０を片持ち状態で実装する。具体的には、導電性接着剤２を塗布した電極９の上に、圧電振動片２０の接続電極２７を配置する。接続電極２７は励振電極２６と導通しているので、上記により、パッケージ５の裏面の外部端子から、圧電振動片２０の励振電極２６に対して通電可能となる。なお、パッケージ５の上部には蓋部材１０を装着して、パッケージ５の内部を窒素雰囲気等に保持する。
【００４４】
また、本実施形態に係る圧電振動片は、集積回路素子と組み合わせて発振回路を形成することにより、圧電発振器として使用することができる。例えば、図７に示す圧電振動子１と集積回路素子（不図示）とを、配線パターンを形成したモジュール基板上に実装することにより、圧電発振器モジュールを形成することができる。また、図７に示すパッケージ５の内部に、圧電振動片２０とともに集積回路素子を実装することにより、圧電発振器パッケージを形成することができる。
【００４５】
上述した本実施形態に係る圧電振動片の製造方法を使用して、圧電振動片を形成することにより、圧電振動片の外形形状に起因するスプリアス振動の発生を防止することができる。この点、従来の圧電振動片の製造方法では、圧電基板において圧電振動片の外形を形成する際に、圧電振動片の角部にＸ方向およびＺ′方向のエッチングが重畳的に作用してオーバーエッチングされ、面だれが生じていた。そのため、圧電振動片の外形形状に起因するスプリアス振動が発生するという問題があった。
【００４６】
しかし、本実施形態に係る圧電振動片の製造方法では、圧電基板における圧電振動片の形成領域に耐蝕膜を形成するとともに、圧電振動片の形成領域の角部から、圧電振動片の形成領域の周辺部に前記耐蝕膜を延長形成する構成とした。この場合、圧電振動片の形成領域の周辺部に延長形成した耐蝕膜により、圧電振動片の形成領域のＸ方向周辺部およびＺ′方向周辺部が分断される。これにより、圧電振動片の形成領域の角部に対して、両方向におけるエッチングが重畳的に作用することがない。そのため、圧電振動片の角部がオーバーエッチングされることがなく、面だれも発生しない。したがって、圧電振動片の外形形状に起因するスプリアス振動の発生を防止することができる。
【００４７】
なお、従来の圧電振動片の製造方法により、ＡＴカット圧電振動片を製造した場合には、圧電振動片のマウント部分に面だれが発生するので、パッケージとの接着強度の低下や、圧電振動子のＣＩ値の増加などが問題となる。そこで、マウント部分の面積を確保するため、圧電振動片の外形を拡大する必要があり、圧電デバイスの小型化の要請に応えることができないという問題があった。しかし、本実施形態に係る圧電振動片の製造方法によれば、上述したように面だれが発生しないので、圧電振動片の外形を拡大する必要はない。したがって、圧電デバイスを小型化することができる。
【００４８】
また、従来の圧電振動片の製造方法により、逆メサ型圧電振動片を製造した場合には、逆メサ部の外枠に面だれが発生するので、外枠の一部が細くなって強度が劣化するという問題がある。そのため、逆メサ部の大きさを維持したまま圧電振動片の外形を拡大するか、または逆メサ部の大きさを縮小して圧電振動片の外形を維持するかの方法で強度を確保する必要がある。しかし、前者の場合には圧電デバイスの小型化の要請に応えることができないという問題があり、後者の場合は圧電振動片のＣＩ値や温度特性が悪化するという問題があった。
【００４９】
この点、本実施形態に係る圧電振動片の製造方法では、上述したように面だれが発生しないので、逆メサ型圧電振動片の強度が劣化することがない。したがって、圧電振動片の外形を拡大する必要はなく、圧電デバイスを小型化することができる。また、逆メサ部の外形を縮小する必要もなく、圧電振動片の特性が悪化することもない。
【００５０】
【発明の効果】
圧電基板における圧電振動片の形成領域に耐蝕膜を形成するとともに、前記圧電振動片の形成領域の角部の周辺部に、前記圧電振動片の角部におけるオーバーエッチング防止用の耐蝕膜を形成する工程と、前記耐蝕膜をマスクとして前記圧電基板をエッチングし、前記圧電振動片の外形を形成する工程と、を順次行う構成としたので、圧電振動片の外形形状に起因するスプリアス振動の発生を防止することができる。また、圧電デバイスを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態に係るフォトマスクの平面図である。
【図２】 実施形態に係る圧電振動片の製造方法のフローチャートである。
【図３】 実施形態に係る圧電振動片の製造方法の第１工程図である。
【図４】 実施形態に係る圧電振動片の製造方法の第２工程図である。
【図５】 実施形態に係る圧電振動片の製造方法の第３工程図である。
【図６】 実施形態に係るフォトマスクの変形例である。
【図７】 実施形態に係る圧電振動片を実装した圧電振動子の説明図であり、（１）はＥ−Ｅ線における平面断面図であり、（２）はＤ−Ｄ線における側面断面図である。
【図８】 従来技術に係るフォトマスクの平面図である。
【図９】 （１）は従来技術に係る圧電振動片の製造方法により形成された圧電振動片の平面図であり、（２）はＡ−Ａ線における断面図であり、（３）はＢ−Ｂ線における断面図であり、（４）はＣ−Ｃ線における断面図である。
【符号の説明】
１………圧電振動子、２………導電性接着剤、５………パッケージ、６………キャビティ、９………電極、１０………蓋部材、２０………圧電振動片、２４………逆メサ部、２５………外枠、２６………励振電極、２７………接続電極、４０………圧電基板、４１………圧電振動片の形成領域、４２………圧電振動片の形成領域の周辺部、４４………逆メサ部、４６………電極、５０………耐蝕膜、５２，５３………レジスト、５５………電極材料被膜、５６………レジスト、９０………フォトマスク、９２，９２ｂ………圧電振動片のパターン、９３………支持部、９４………フレームのパターン、９５………周辺部、９６，９６ａ，９６ｂ，９６ｃ………対頂角領域のパターン、１９０………フォトマスク、１９２………圧電振動片のパターン、１９４………周辺部。
Claims (12)
- 圧電基板における圧電振動片の形成領域に耐蝕膜を形成するとともに、前記圧電振動片の形成領域の角部の対頂角領域に、前記圧電振動片の角部におけるオーバーエッチング防止用の耐蝕膜を形成する工程と、前記耐蝕膜をマスクとして前記圧電基板をエッチングし、前記圧電振動片の外形を形成する工程と、を順次行うことを特徴とする圧電振動片の製造方法。
- 前記圧電振動片は、逆メサ型圧電振動片であることを特徴とする、請求項１に記載の圧電振動片の製造方法。
- 前記オーバーエッチング防止用の耐蝕膜は、前記圧電振動片の形成領域の角部から、当該角部の周辺部に延長形成することを特徴とする、請求項１または２に記載の圧電振動片の製造方法。
- 前記圧電振動片の形成領域の角部と、当該角部の周辺部との間における前記耐蝕膜の幅は、前記耐蝕膜をマスクとした前記圧電基板のエッチングにより、前記圧電基板における前記オーバーエッチング防止用の耐蝕膜の形成部分から、前記圧電振動片を分離可能な幅に形成することを特徴とする、請求項３に記載の圧電振動片の製造方法。
- 前記圧電基板における前記圧電振動片の形成領域に加えて、形成された前記圧電振動片を支持するフレームの形成領域に耐蝕膜を形成するとともに、前記オーバーエッチング防止用の耐蝕膜を、前記フレームの形成領域および／または隣接する圧電振動片の形成領域の角部まで延長形成することを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の圧電振動片の製造方法。
- 前記オーバーエッチング防止用の耐蝕膜と、前記フレームの形成領域に形成した耐蝕膜との連結部分の幅は、前記耐蝕膜をマスクとした前記圧電基板のエッチングにより、前記圧電基板における前記オーバーエッチング防止用の耐蝕膜の形成部分が、前記フレームから分離することのない幅に形成することを特徴とする、請求項５に記載の圧電振動片の製造方法。
- フォトリソグラフィにより耐蝕膜をパターニングし、前記耐蝕膜をマスクに圧電基板をエッチングして、前記圧電基板上に圧電振動片を形成する際に、前記フォトリソグラフィに使用するため、形成すべき前記耐蝕膜に対応するパターンが描画されたフォトマスクであって、前記圧電振動片の外形パターンの角部の対頂角領域に、前記圧電振動片の角部におけるオーバーエッチング防止用のパターンを描画したことを特徴とするフォトマスク。
- 前記圧電振動片は、逆メサ型圧電振動片であることを特徴とする、請求項７に記載のフォトマスク。
- 前記オーバーエッチング防止用のパターンは、前記圧電振動片の外形パターンの角部から、当該角部の周辺部に延長描画したことを特徴とする、請求項７または８に記載のフォトマスク。
- 前記圧電振動片の外形パターンに加えて、形成された前記圧電振動片を支持するフレームのパターンを描画するとともに、前記オーバーエッチング防止用のパターンを、前記フレームのパターンおよび／または隣接する圧電振動片の外形パターンの角部まで延長描画したことを特徴とする、請求項７ないし９のいずれかに記載のフォトマスク。
- 請求項１ないし６のいずれかに記載の圧電振動片の製造方法を使用して製造したことを特徴とする圧電振動片。
- 請求項１１に記載の圧電振動片を使用して製造したことを特徴とする圧電デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002070441A JP3844213B2 (ja) | 2002-03-14 | 2002-03-14 | 圧電振動片の製造方法、フォトマスク、圧電振動片および圧電デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002070441A JP3844213B2 (ja) | 2002-03-14 | 2002-03-14 | 圧電振動片の製造方法、フォトマスク、圧電振動片および圧電デバイス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003273679A JP2003273679A (ja) | 2003-09-26 |
| JP3844213B2 true JP3844213B2 (ja) | 2006-11-08 |
Family
ID=29201011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002070441A Expired - Fee Related JP3844213B2 (ja) | 2002-03-14 | 2002-03-14 | 圧電振動片の製造方法、フォトマスク、圧電振動片および圧電デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3844213B2 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4729924B2 (ja) * | 2004-12-28 | 2011-07-20 | エプソントヨコム株式会社 | Ａｔカット水晶片集合体の製造方法 |
| JP4569450B2 (ja) * | 2005-11-22 | 2010-10-27 | エプソントヨコム株式会社 | Ａｔカット水晶片の集合体、ａｔカット水晶デバイス、及びａｔカット水晶デバイスの製造方法 |
| JP5251082B2 (ja) * | 2007-11-22 | 2013-07-31 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電振動片、圧電デバイスおよび圧電振動片の製造方法 |
| JP4908614B2 (ja) * | 2009-06-12 | 2012-04-04 | 日本電波工業株式会社 | 水晶振動子の製造方法 |
| JP5059897B2 (ja) * | 2010-02-24 | 2012-10-31 | 日本電波工業株式会社 | 圧電振動片の製造方法 |
| JP5632627B2 (ja) * | 2010-03-15 | 2014-11-26 | エスアイアイ・クリスタルテクノロジー株式会社 | 水晶振動片 |
| JP2013027009A (ja) * | 2011-07-26 | 2013-02-04 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 圧電振動片の製造方法及び圧電振動片 |
| JP2013062578A (ja) * | 2011-09-12 | 2013-04-04 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 水晶振動片及び水晶デバイス |
| JP5929244B2 (ja) * | 2012-01-31 | 2016-06-01 | 株式会社大真空 | 厚みすべり振動型水晶片、電極付きの厚みすべり振動型水晶片、水晶振動板、水晶振動子および水晶発振器 |
| JP5872660B2 (ja) * | 2014-10-09 | 2016-03-01 | エスアイアイ・クリスタルテクノロジー株式会社 | 水晶振動片 |
| JP5949882B2 (ja) * | 2014-11-20 | 2016-07-13 | セイコーエプソン株式会社 | 振動片の製造方法 |
| JP5994880B2 (ja) * | 2015-02-13 | 2016-09-21 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電ウエハ |
| JP6206516B2 (ja) * | 2016-02-04 | 2017-10-04 | セイコーエプソン株式会社 | 圧電ウエハ、振動片の製造方法および振動デバイスの製造方法 |
| WO2018092872A1 (ja) * | 2016-11-21 | 2018-05-24 | 株式会社村田製作所 | 圧電振動素子の製造方法 |
-
2002
- 2002-03-14 JP JP2002070441A patent/JP3844213B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003273679A (ja) | 2003-09-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3844213B2 (ja) | 圧電振動片の製造方法、フォトマスク、圧電振動片および圧電デバイス | |
| JP5123962B2 (ja) | 音叉型圧電振動片、圧電フレーム、圧電デバイス及び音叉型圧電振動片並びに圧電フレームの製造方法 | |
| JP4885206B2 (ja) | 音叉型圧電振動片および圧電デバイス | |
| JP4714770B2 (ja) | 音叉型圧電振動片及び音叉型圧電振動片の製造方法 | |
| US8773005B2 (en) | Quartz-crystal devices exhibiting reduced electrical impedance | |
| JP5534828B2 (ja) | 音叉型屈曲水晶振動素子 | |
| JP5085681B2 (ja) | 圧電振動片、圧電デバイスおよび圧電振動片の製造方法 | |
| JP4665282B2 (ja) | Ａｔカット水晶振動子 | |
| JP2007013910A (ja) | 圧電振動子 | |
| JP2011229125A (ja) | 音叉型圧電振動片及び圧電デバイス | |
| JP5520618B2 (ja) | 音叉型屈曲水晶振動素子 | |
| JP2004260718A (ja) | 音叉型振動片及び音叉型振動片の製造方法並びに圧電デバイス | |
| JP5251955B2 (ja) | 振動片の加工方法 | |
| JP5605453B2 (ja) | 振動片の製造方法 | |
| JP3952811B2 (ja) | 圧電振動片、圧電振動片の製造方法および圧電デバイス | |
| JP3941736B2 (ja) | 水晶振動片とその製造方法及び水晶振動片を利用した水晶デバイス、ならびに水晶デバイスを利用した携帯電話装置および水晶デバイスを利用した電子機器 | |
| JP4241022B2 (ja) | 水晶振動片とその製造方法及び水晶振動片を利用した水晶デバイス、ならびに水晶デバイスを利用した携帯電話装置および水晶デバイスを利用した電子機器 | |
| JP2004364019A (ja) | 圧電振動片、圧電振動子、圧電発振器、ジャイロスコープセンサ、電子機器、及び製造方法 | |
| JP2018125656A (ja) | 音叉型振動子 | |
| JP4196641B2 (ja) | 超薄板圧電デバイスとその製造方法 | |
| JP5465041B2 (ja) | 音叉型屈曲水晶振動素子 | |
| JP6611534B2 (ja) | 圧電振動片及び圧電振動子 | |
| JP2607669Y2 (ja) | 水晶振動子 | |
| JP3734127B2 (ja) | 圧電振動子及び圧電発振器とこれに用いる圧電振動素子の製造方法 | |
| JP2024108434A (ja) | 振動素子の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040224 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040412 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060418 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060426 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060609 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060728 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060810 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090825 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100825 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110825 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120825 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130825 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |