JP4407635B2 - 音叉型振動片、音叉型振動子、および音叉型振動片の製造方法 - Google Patents
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Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音叉型振動片、その音叉型振動片を備えた音叉型振動子、および音叉型振動片の製造方法に係る。特に、本発明は、溝内電極の断線、振動片表面に形成される電極同士のショート（短絡）等の不良を回避するための改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電振動デバイスの一種類として、小型化を図ることが容易な音叉型水晶振動子が知られている。この種の振動子は、例えば特開２００２−７６８０６号公報に開示されているように、エッチング加工により音叉型に成形された水晶ウェハに対してフォトリソグラフィー技術を利用して表面に所定の電極が形成されて成る音叉型振動片を備えており、音叉型振動片の各脚部それぞれの表裏面（脚部主面）中央部に溝部を成形した構成が開示されている。このように脚部の表裏面に溝部を成形した場合、振動片を小型化しても脚部の振動損失が抑制され、ＣＩ値（クリスタルインピーダンス）を低く抑えることができて有効である。この種の音叉型水晶振動子は、特に、時計等の精密機器に搭載するのに適している。
【０００３】
この種の音叉型振動片の表面に形成されている電極の形状について以下に具体的に説明する。
【０００４】
図９は一般的な音叉型水晶振動子に備えられる音叉型振動片ａを示している。この音叉型振動片ａは、２本の脚部ｂ，ｃを備えており、各脚部ｂ，ｃに第１励振電極ｄ１，ｄ２及び第２励振電極ｅ１，ｅ２が形成されている。図９では、これら励振電極ｄ１，ｄ２，ｅ１，ｅ２の形成部分に斜線を付している。
【０００５】
また、音叉型振動片ａは、各脚部ｂ，ｃそれぞれの表裏面となる脚部主面ｂ１，ｃ１に矩形状の溝部ｂ２，ｃ２が成形されている。
【０００６】
そして、前記第１の励振電極としては、一方の脚部ｂの表裏面（脚部主面）ｂ１に成形されている溝部ｂ２の内部に形成された溝内電極ｄ１と、他方の脚部ｃの側面ｃ３に形成された側面電極ｄ２とにより構成されており、これらが引き回し電極ｆによって接続されている。
【０００７】
同様に、第２の励振電極としては、他方の脚部ｃの表裏面（脚部主面）ｃ１に成形されている溝部ｃ２の内部に形成された溝内電極ｅ１と、一方の脚部ｂの側面ｂ３に形成された側面電極ｅ２とにより構成されており、これらが引き回し電極ｇによって接続されている。
【０００８】
これらの電極は、例えば、クロム（Ｃｒ）の下地電極層に金（Ａｕ）の上部電極層から構成された薄膜であり、真空蒸着法等の手法により全面に形成された後、フォトリソグラフィー技術によりメタルエッチングして所望の形状に形成される。
【０００９】
なお、真空蒸着により電極を形成することで、下地電極層（クロム）と上部電極（金）の厚み管理が容易に行え、所望の電気的特性が得やすく、蒸着装置を適切に管理することにより、優良な膜質が得られると言ったメリットがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【特許文献】
特開２００２−７６８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上述した音叉型振動片では、溝内電極は溝部の底面から縦壁（脚部主面に直交する方向の面）及び脚部主面に亘って形成されることになるので、溝部のエッジ付近（溝部と脚部主面との間の境界部付近）において、溝内電極と引き回し電極の接続が不安定となり断線が生じやすい。特に、真空蒸着により電極を形成した場合、基部側の溝部の底面から縦壁（脚部主面に直交する方向の面）でも蒸着源から陰となりやすく、溝内電極と引き回し電極の接続が不安定となり断線が生じやすい。
【００１１】
また、フォトリソグラフィー技術を利用して溝部に溝内電極を形成する場合、溝部のエッジ付近（溝部と脚部主面との間の境界部付近）でレジスト液の表面張力の影響によるレジスト液の盛り上がり現象が発生し、溝内電極の加工精度が低下することがあった。このように、溝内電極の外縁形状が適切に得られない状況では、溝内電極と引き回し電極が断線したり、前記音叉型振動片の叉部分において溝内電極が引き回し電極や側面電極に接触してショートが発生してしまう可能性がある。
【００１２】
これらの問題点は、近年開発が進んでいる超小型の水晶振動子（例えば脚部の幅寸法が１２０μｍ程度のもの）にあっては、これらの問題が顕著に現れる。
【００１３】
このように、脚部に溝部を備え、且つその内部に溝内電極が形成された音叉型振動片にあっては、溝部や溝内電極の存在に起因する電極の断線や電極同士のショート等の電気的な不良が生じてしまう可能性があった。このため、この種の音叉型振動片にあっては、構造の更なる改良が求められていた。
【００１４】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、脚部に溝部を備えその内部に励振電極（溝内電極）が形成された音叉型振動片及び音叉型振動子に対し、振動片の表面に形成される電極に起因する電気的な不良を回避することにある。
【発明の概要】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の音叉型振動片は、基部と当該基部から同一方向に平行してのびる複数の脚部を備え、各脚部主面に溝部が形成されているとともに、この溝部の内部に溝内電極が、脚部の側面に側面電極がそれぞれ形成され、前記溝内電極と前記側面電極のそれぞれが基部に形成された基部電極により接続されてなる音叉型振動片において、前記溝部の溝内電極から、前記溝部の前記基部と対向する縦壁と前記溝部側面の縦壁との少なくとも一縦壁、および脚部先端側主面に亘る溝延出電極と、前記溝延出電極を前記溝部の脇の前記脚部主面に沿って前記基部電極へ引き出す溝脇電極と、が形成され、前記複数の各脚部に形成された溝部は、当該脚部の中心線から前記脚部主面の幅方向へ偏心して形成されるとともに、前記溝脇電極は、偏心して形成された前記溝部と反対側の幅方向に偏心して形成されたことを特徴とする。このとき溝脇電極は前記溝部のエッジから離れていてもよい。
【００１６】
本発明によれば、前記溝延出電極と前記溝脇電極とが形成されるので、当該音叉型振動片の表面に形成される電極に起因する電気的な不良を回避することができる。すなわち、前記溝内電極と前記側面電極のそれぞれが、前記溝部の前記溝内電極から、前記溝延出電極と前記溝脇電極とを介して前記基部電極へ引き出されることによって、確実に接続される。例えば、前記溝部の前記溝内電極が基部側端部から前記基部電極へ引き出されて第１の導通路が構成され、前記溝部の前記溝内電極から前記溝延出電極と前記溝脇電極とを介して前記基部電極へ引き出されて第２の導通路が構成されたとすると、前記溝内電極と前記側面電極のそれぞれがこれら第１の導通路と第２の導通路によって、より確実に接続される。これらの導通路が複数存在することにより、前記溝部のエッジ付近（溝部と脚部主面との間の境界部付近）において、前記溝内電極と前記基部電極の接続が不安定となり断線が生じる危険性を軽減できる。なお、当該音叉型振動片に前記第２の導通路だけを構成することで、当該音叉型振動片の表面に形成される電極に起因する電気的な不良を回避することができるが、当該音叉型振動片に前記第１の導通路と前記第２の導通路を構成することで、より好ましく当該音叉型振動片の表面に形成される電極に起因する電気的な不良を回避することができる。
【００１７】
このように、脚部に溝部を備え、且つその内部に溝内電極が形成された音叉型振動片に対して、小型化しても脚部の振動損失が抑制され、ＣＩ値（クリスタルインピーダンス）を低く抑えることができるとともに、溝部や溝内電極の存在に起因する電極の断線や電極同士のショート等の電気的な不良を改善することができる。
【００１８】
また、前記複数の各脚部に形成された溝部は、当該脚部の中心線から前記脚部主面の幅方向へ偏心して形成されるとともに、前記溝脇電極は、偏心して形成された前記溝部と反対側の幅方向に偏心して形成されるので、前記溝脇電極の形成領域を確保することができる。
【００１９】
また、上述の構成において、前記溝部は、当該脚部の中心線から並設された他の脚部と隔離する方向へ偏心して形成されるととともに、前記溝脇電極は、当該脚部の中心線から並設された他の脚部と近接する方向に偏心して形成されてもよい。
【００２０】
この場合、上述の作用効果に加え、この溝部の位置が内側の側面電極から遠ざかる位置に偏心して形成されているため、前記溝部のエッジの影響によって溝内電極の脚部主面への回り込み寸法が適切に得られない状況となっても溝内電極が内側の側面電極や内側の引き回し電極に接触してしまうことが抑制されてショート等の電気的な不良を回避することができる。
【００２１】
また、この各脚部の内側に主面領域が拡大されるので、この拡大された主面領域に溝脇電極を形成することができるので、断線の生じないより安定した電極膜が形成でき、溝内電極から基部電極への電極接続が飛躍的に安定する。また、この溝内電極だけでなく溝脇電極を励振電極として活用できるので、脚部の振動損失がより一層抑制され、ＣＩ値（クリスタルインピーダンス）を向上させることができる。
【００２２】
また、上記目的を達成するために、本発明の音叉型振動片は、基部と当該基部から同一方向に平行してのびる複数の脚部を備え、各脚部主面に溝部が形成されているとともに、この溝部の内部に溝内電極が、脚部の側面に側面電極がそれぞれ形成され、前記溝内電極と前記側面電極のそれぞれが基部に形成された基部電極により接続されてなる音叉型振動片において、前記溝部の溝内電極から、前記溝部の前記基部と対向する縦壁と前記溝部側面の縦壁との少なくとも一縦壁、および脚部先端側主面に亘る溝延出電極と、前記溝延出電極を前記溝部の脇の前記脚部主面に沿って前記基部電極へ引き出す溝脇電極と、が形成され、前記溝部の基部側のエッジに形成される電極に対して、前記溝延出電極のエッジに形成される電極を厚く形成してなることを特徴とする。
【００２３】
本発明によれば、前記溝延出電極と前記溝脇電極とが形成されるので、当該音叉型振動片の表面に形成される電極に起因する電気的な不良を回避することができる。すなわち、前記溝内電極と前記側面電極のそれぞれが、前記溝部の前記溝内電極から、前記溝延出電極と前記溝脇電極とを介して前記基部電極へ引き出されることによって、確実に接続される。例えば、前記溝部の前記溝内電極が基部側端部から前記基部電極へ引き出されて第１の導通路が構成され、前記溝部の前記溝内電極から前記溝延出電極と前記溝脇電極とを介して前記基部電極へ引き出されて第２の導通路が構成されたとすると、前記溝内電極と前記側面電極のそれぞれがこれら第１の導通路と第２の導通路によって、より確実に接続される。これらの導通路が複数存在することにより、前記溝部のエッジ付近（溝部と脚部主面との間の境界部付近）において、前記溝内電極と前記基部電極の接続が不安定となり断線が生じる危険性を軽減できる。なお、当該音叉型振動片に前記第２の導通路だけを構成することで、当該音叉型振動片の表面に形成される電極に起因する電気的な不良を回避することができるが、当該音叉型振動片に前記第１の導通路と前記第２の導通路を構成することで、より好ましく当該音叉型振動片の表面に形成される電極に起因する電気的な不良を回避することができる。
【００２４】
このように、脚部に溝部を備え、且つその内部に溝内電極が形成された音叉型振動片に対して、小型化しても脚部の振動損失が抑制され、ＣＩ値（クリスタルインピーダンス）を低く抑えることができるとともに、溝部や溝内電極の存在に起因する電極の断線や電極同士のショート等の電気的な不良を改善することができる。
【００２５】
また、前記溝部の基部側のエッジに形成される電極に対して、前記溝延出電極のエッジに形成される電極が厚く形成されているので、上述の作用効果に加え、第２の導通路における溝部のエッジ付近（溝部と脚部主面との間の境界部付近）での断線が生じないため、溝内電極から基部電極への電極接続の信頼性が飛躍的に向上する。
【００２６】
また、上述の構成において、前記溝延出電極は、少なくとも前記溝部側面の縦壁に形成され、前記溝脇電極は、前記溝延出電極と一体に形成されてもよい。
【００２７】
この場合、上述の作用効果に加え、前記溝延出電極が少なくとも前記溝部側面の縦壁に形成され、前記溝脇電極が前記溝延出電極と一体に形成されるので、電極形状が単純化されて、生産性を高めることができるとともに、溝内電極と基部電極との電極接続がより一層安定する。
【００２８】
また、上述の構成において、前記溝部の壁は、前記脚部主面に対して直角もしくは鋭角に形成されてもよい。
【００２９】
この場合、前記溝部の壁が前記脚部主面に対して直角もしくは鋭角に形成されるため、例えば、蒸着装置を用いて前記溝部に電極を形成する際、蒸着源から直接溝部の壁が見えない場合（影となる場合）がある。しかしながら、本発明によれば、影となる前記溝部の壁（例えば、基部側の前記溝部の縦壁）があっても安定した電極膜が形成される。
【００３０】
また、上記目的を達成するために、本発明の音叉型振動子は、上述の構成の音叉型振動片がパッケージ内に取り付けられて構成されていることを特徴とする。
【００３１】
本発明は、上述した音叉型振動片を備え、この音叉型振動片がパッケージ内に取り付けられて構成されているので、音叉型水晶振動子も本発明の技術的思想の範疇である。つまり、本解決手段によれば、電極同士のショートや断線が生じていないことで信頼性が高く、且つ溝部を形成したことの効果である良好なＣＩ値が得られている音叉型水晶振動子を提供できる。
【００３２】
また、上記目的を達成するために、本発明の音叉型振動片の製造方法は、基部と当該基部から同一方向に平行してのびる複数の脚部を備え、各脚部主面に溝部が形成されているとともに、この溝部の内部に溝内電極が、脚部の側面に側面電極がそれぞれ形成され、前記溝内電極と前記側面電極のそれぞれが基部に形成された基部電極により接続されてなる音叉型振動片の製造方法において、前記音叉型振動片は、蒸着源から一定の間隔をあけて、音叉型振動片の基部側の端部を脚部側の端部より蒸着源に近接させ、音叉型振動片の脚部主面が蒸着源に対して傾いた状態でワークホルダに配置され、前記蒸着源から電極材料を蒸発させて前記音叉型振動片に電極材料を付着し、前記溝部の前記基部と対向する縦壁と前記溝部側面の縦壁との少なくとも一縦壁、および脚部先端側主面に亘る溝延出電極と、当該溝延出電極を前記溝部の脇の脚部主面に沿って基部電極へ引き出す溝脇電極とを形成したことを特徴とする。
【００３３】
本発明によれば、前記溝延出電極と前記溝脇電極とを形成するので、当該音叉型振動片の表面に形成される電極に起因する電気的な不良を回避することができる。すなわち、前記溝内電極と前記側面電極のそれぞれが、前記溝部の前記溝内電極から、前記溝延出電極と前記溝脇電極とを介して前記基部電極へ引き出されることによって（上記した第２の導通路）、確実に接続される。例えば、前記溝内電極と前記側面電極のそれぞれが上記した第１の導通路と第２の導通路によって、より確実に接続される。なお、当該音叉型振動片に前記第２の導通路だけを構成することで、当該音叉型振動片の表面に形成される電極に起因する電気的な不良を回避することができるが、当該音叉型振動片に前記第１の導通路と前記第２の導通路を構成することで、より好ましく当該音叉型振動片の表面に形成される電極に起因する電気的な不良を回避することができる。
【００３４】
この第２の導通路をなす溝延出電極は、音叉型振動片の基部側の端部を脚部側の端部より蒸着源に近接させ、音叉型振動片の脚部主面が蒸着源に対して傾いた状態でワークホルダに配置された状態で、前記溝部の溝内電極から溝部の縦壁、および脚部先端側主面に亘って形成されているので、脚部先端側の溝部のエッジ付近は、前記蒸着源と向かい合って陰となることなく安定した電極膜が形成される。また、溝部の基部側のエッジに形成される電極に対して、前記溝延出電極のエッジに形成される電極の方が厚く形成されるので、第２の導通路における溝部のエッジ付近（溝部と脚部主面との間の境界部付近）での断線が生じない。
【００３５】
つまり、第２の導通路をなす溝脇電極も、同様に、前記蒸着源の陰となることなく安定した電極膜が形成され、お互いに安定した電極膜が形成された溝延出電極と溝脇電極を組み合わせることで、溝内電極と基部電極との断線の危険性がない電極接続が安定したより信頼性の高い音叉型振動片を提供することができる。
【００３６】
さらに、叉部分の電極構成は、音叉型振動片の基部側の端部を脚部側の端部より蒸着源に近接させ、音叉型振動片の脚部主面が蒸着源に対して傾いた状態でワークホルダに配置されているので、当該音叉型振動片の叉部分が前記蒸着源から陰となり、各脚部の叉部分に不要な電極が形成されて、各側面電極がショートするのを防止することができる。
【００３７】
このように、脚部に溝部を備え、且つその内部に溝内電極が形成された音叉型振動片に対して、小型化しても脚部の振動損失が抑制され、ＣＩ値（クリスタルインピーダンス）を低く抑えることができるとともに、溝部や溝内電極の存在に起因する電極の断線や電極同士のショート等の電気的な不良を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】 図１は、本実施の形態に係る音叉型振動片を示す平面図である。
【図２】 図２は、図１におけるＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【図３】 図３は、図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図４】 図４は、溝脇電極を一体形成した場合の図１相当図である。
【図５】 図５は、図４におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図６】 図６は、図１、図４に示す引き回し電極と異なる形態の引き回し電極を形成した音叉型振動片を示す平面図である。
【図７】 図７は、本実施の形態の変形例に係る音叉型振動片を示す平面図である。
【図８】 図８は、図７におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図９】 図９は、従来例に係る音叉型振動片を示す平面図である。
【図１０】 図１０は、真空蒸着装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本形態は、２本の脚部を備えた音叉型水晶振動子に本発明を適用した場合について説明する。図１は本形態に係る音叉型水晶振動子に備えられる音叉型振動片１を示す平面図である。また、図２は図１におけるＩ−Ｉ線に沿った断面図であり、図３は図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００４０】
この音叉型振動片１は、基部１７と当該基部１７から同一方向へ平行にのびる２本の脚部１１，１２を備えており、各脚部１１，１２には第１励振電極１３ａ，１３ｂ及び第２励振電極１４ａ，１４ｂが形成されている。図１では、これら励振電極４３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂの形成部分に斜線を付している。
【００４１】
また、音叉型振動片１は、各脚部１１，１２それぞれの表裏面となる脚部主面１１ａ，１２ａに矩形状の溝部１１ｃ，１２ｃが成形されている。これら各溝部１１ｃ，１２ｃの形状（幅寸法、長さ寸法、深さ寸法）は互いに同一形状となっている。また、溝部１１ｃ，１２ｃの縦壁は、図１、図２、図３に示すように、脚部主面に対して直角に形成されている。ここでいう直角は、脚部主面に対する完全な直角だけに限定されるものではなく、多少傾いてもよい。
【００４２】
このように各脚部１１，１２の表裏面に溝部１１ｃ，１２ｃを成形した場合、音叉型振動片１を小型化しても脚部１１，１２の振動損失が抑制され、ＣＩ値（クリスタルインピーダンス）を低く抑えることができて有効である。ここで、各溝部１１ｃ，１２ｃを同一形状に形成しているが、これは脚部１１，１２の振動損失を抑制し、ＣＩ値（クリスタルインピーダンス）を低く抑えるためである。そのため、各溝部１１ｃ，１２ｃの形状は、これに限定されるものではなく任意の形状に形成してもよい。
【００４３】
なお、音叉型振動片の外形形状（２本の脚部と基部等）、各脚部の溝部は、フォトリソグラフィー技術を使って水晶ウェハの所望の領域にレジスト膜を形成し、ウェットエッチングを行うことで容易に作成できる。
【００４４】
そして、前記第１の励振電極としては、一方の脚部１１の表裏面（脚部主面）１１ａに成形されている溝部１１ｃの内部に形成された溝内電極１３ａと、他方の脚部１２の側面１２ｂに形成された側面電極１３ｂとにより構成されており、これらが引き回し電極（基部電極）１５によって接続されている。
【００４５】
同様に、第２の励振電極としては、他方の脚部１２の表裏面（脚部主面）１２ａに成形されている溝部１２ｃの内部に形成された溝内電極１４ａと、一方の脚部１１の側面１１ｂに形成された側面電極１４ｂとにより構成されており、これらが引き回し電極（基部電極）１６によって接続されている。
【００４６】
また、各溝部１１ｃ，１２ｃの内部に形成される溝内電極１３ａ，１４ａは、溝部の縦壁（脚部主面に直交する方向の面）、および脚部先端側主面に亘る溝延出電極１３ｃ，１４ｃが形成されている。この溝延出電極１３ｃ，１４ｃは、各脚部の内側で、溝部の脇の脚部主面に沿って形成された溝脇電極１３ｄ，１４ｄにより、前記引き回し電極（基部電極）１５，１６へ引き出されている。本形態では、例えば、脚部１１，１２それぞれの幅寸法が１２０μｍであり、前記溝部１１ｃ，１２ｃの幅が６０μｍの場合、この脚部主面１１ａ，１２ａへの溝延出電極１３ｃ，１４ｃの回り込み寸法Ｗは１０〜３０μｍ程度、溝脇電極１３ｄ，１４ｄの幅寸法Ｗ１は１０μｍ程度に形成しているので、電極膜の安定形成がなされて、導通抵抗を下げることなく、側面電極や引き回し電極と近接することによるショートの危険も少ない。
【００４７】
これらの電極は、例えば、クロム（Ｃｒ）の下地電極層に金（Ａｕ）の上部電極から構成された薄膜であり、真空蒸着法により音叉型振動片の全面に形成した後、フォトリソグラフィー技術により前記全面電極の所望の領域にレジスト膜を形成し、メタルエッチングして所望の形状に形成される。その膜厚は例えば０．２μｍに設定されている。
【００４８】
溝部１１ｃ，１２ｃ及び溝内電極１３ａ，１４ａの形成位置としては、この溝部１１ｃ，１２ｃのおよび溝内電極１３ａ，１４ａの幅方向の中心位置Ｔ１が、脚部１１，１２の幅方向の中心位置Ｔよりも、並設された他の脚部と隔離する方向（音叉型振動片の中心線から遠ざかる側、例えば２０μｍ程度）に偏心して形成されている。前記溝脇電極１３ｄ，１４ｄは、脚部１１，１２の幅方向の中心位置よりも、並設された他の脚部と近接する方向（振動中心位置から近づく側）に偏心して形成されている。
【００４９】
この構成により、溝部１１ｃ，１２ｃ及び溝内電極１３ａ，１４ａの内側端縁と脚部１１，１２の内側端縁との距離を大きく確保することが可能となる。溝脇電極の幅寸法、脚部１１ａ，１２ａへの側面電極１３ｂ，１４ｂの回り込み寸法や引き回し電極１６の脚部主面１１ａ，１２ａへの回り込み寸法の自由度を拡大することができる。図１に示すものでは、拡大された脚部主面領域に溝脇電極１３ｄ，１４ｄを幅広の状態で形成するように設計しており、断線の生じないより安定した電極膜が形成できる。
【００５０】
本形態では、溝脇電極１３ｄ，１４ｄを、前記溝部１１ｃ，１２ｃから隔離した脇部分に形成しているが、図４、図５に示すように、溝延出電極１３ｃ，１４ｃを溝部１１ｃ，１２ｃの縦壁（脚部主面に直交する方向の面および側面）に形成し、溝脇電極１３ｄ，１４ｄを溝延出電極１３ｃ，１４ｃと一体に形成することで、電極形状が単純化されて、生産性を高めることができるとともに、溝内電極と基部電極との電極接続がより一層安定する。本形態では、例えば、脚部１１，１２それぞれの幅寸法が１２０μｍであり、前記溝部１１ｃ，１２ｃの幅が６０μｍの場合、この脚部主面１１ａ，１２ａへの溝延出電極１３ｃ，１４ｃの回り込み寸法Ｗは１０〜３０μｍ程度、溝脇電極１３ｄ，１４ｄの回り込み寸法Ｗ２は１５μｍ程度に形成しているので、電極膜の安定形成がなされて、導通抵抗を下げることなく、側面電極や引き回し電極と近接することによるショートの危険も少ない。
【００５１】
また、図４、図５に示す音叉型振動片１では、溝延出電極１３ｃ，１４ｃを溝部１１ｃ，１２ｃの縦壁（脚部主面に直交する方向の面および側面）に形成し、溝脇電極１３ｄ，１４ｄを溝延出電極１３ｃ，１４ｃと一体に形成しているが、これに限定されるものではなく、溝延出電極１３ｃ，１４ｃを溝部１１ｃ，１２ｃの側面の縦壁のみに形成し、溝脇電極１３ｄ，１４ｄを溝延出電極１３ｃ，１４ｃと一体に形成してもよい。
【００５２】
また、本形態では、図１、図４に示すように、引き回し電極１５、１６を形成しているが、これに限定されるものではなく、図６に示すように引き回し電極１５、１６を形成してもよい。すなわち、溝脇電極１３ｄ，１４ｄのみと接続するよう構成してもよい。
また、本形態では、各脚部１１，１２に形成された溝部１１ｃ，１２ｃが、例えば、図１、図２に示す位置に形成されているが、これは、溝内電極が内側の側面電極や内側の引き回し電極に接触するのを抑制するために好適な例であり、これに限定されるものではない。すなわち、各脚部に形成された溝部が、脚部の中心線から前記脚部主面の幅方向へ偏心して形成されるとともに、溝脇電極は、偏心して形成された溝部と反対側の幅方向に偏心して形成されていればよく、図１、図２に示す位置とは反対側の位置（音叉型振動片の中心から近づく位置）に溝部を形成されてもよい。この場合であっても、溝脇電極の形成領域を確保することができる。
【００５３】
このような構成の音叉型振動片１が図示しないパッケージ内に取り付けられることにより音叉型水晶振動子が構成される。
【００５４】
次に、上記音叉型振動片に真空蒸着により全面電極を形成する方法を、図１０の真空蒸着装置の模式図とともに説明する。
【００５５】
音叉型振動片は、水晶ウェハの状態で図示しないマスク治具に収納されるとともに、蒸着源Ｊから一定の間隔をあけた状態でワークホルダＨに固定されている。このワークホルダＨは、蒸着源の上面で水平に回転するターンテーブルＩの周囲複数箇所に取り付けられており、各ワークホルダＨは前記ターンテーブルＩに対して自転できるように構成されている。各ワークホルダＨは、例えば、前記ターンテーブルＩに対する仰角を４５°とし、さらに各ワークホルダＨの自転軸についても水平面にワークホルダＨが正対した状態から４５°傾斜させた状態で位置決めされている。そして、ワークホルダＨに固定された水晶ウェハの各音叉型振動片は、音叉型振動片の基部側の端部を脚部側の端部より蒸着源に近接させ、音叉型振動片の脚部主面が蒸着源に対して４５°傾いている。
【００５６】
また、上記各ワークホルダＨは、例えば、ターンテーブルＩが１２０°ずつ回転するたびに、９０°だけ自転して再び位置決めされるように構成されているので、前記ターンテーブルＩを回転させながら、前記蒸着源Ｊから蒸発した電極材料を水晶ウェハに供給することで、前記各音叉型振動片の表裏面と両側面に全面に電極材料を付着させることができる。
【００５７】
以上のように電極形成することで、当該音叉型振動片の叉部分が前記蒸着源から陰となり、各脚部の叉部分に不要な電極が形成されて、各側面電極がショートするのを防止することができる。特に、水晶をウェットエッチングして音叉型振動片を形成する場合、叉部分に微小な突起が形成され、この部分に電極が形成されるとレジスト膜を感光する際に感光ビームがとどきにくく、精度よくメタルエッチングすることが困難であったので、各側面電極がショートすることがあったが、これらの不具合が起こることがなくなった。また、図３に示すように、前記溝延出電極１３ｃ，１４ｃ（１３ｃのみ図示）のエッジ付近は、前記蒸着源と向かい合って陰となることなく安定した電極膜が形成される。また、溝部の基部側のエッジＥ２に形成される電極に対して、前記溝延出電極１３ｃ，１４ｃのエッジＥ１（溝部の脚部側のエッジ）に形成される電極の方が厚く形成されるので、断線が生じない。
【００５８】
また、本形態では、図１に示すように、溝部１１ｃ，１２ｃの縦壁が脚部主面に対して直角に形成されたとしても、断線が生じることなく、安定した電極膜を形成することができる。また、直角だけではなく、溝部１１ｃ，１２ｃの縦壁が脚部主面に対して鋭角に形成されてもよく、この場合であっても、断線が生じることなく、安定した電極膜を形成することができる。
【００５９】
−変形例−
以下、本発明の変形例を図面に基づいて説明する。図７は本形態の変形例に係る音叉型水晶振動子に備えられる音叉型振動片１を示す平面図である。また、図８は図７におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【００６０】
本例では、溝部１１ｃ，１２ｃ及び溝脇電極１３ｄ，１４ｄの形状の変形例を示している。溝部１１ｃ，１２ｃ及び溝内電極１３ａ，１４ａは、各脚部１１，１２の脚部主面１１ａ，１２ａの幅方向の中央に形成されており、各溝部１１ｃ，１２ｃの内部に形成される溝内電極１３ａ，１４ａは、溝部１１ｃ，１２ｃの内部全体に亘る溝内電極１３ａ，１４ａが形成されるように、図７に示す平面視において、溝部１１ｃ，１２ｃの面積よりも溝内電極１３ａ，１４ａの面積の方が僅かに大きく設定されている。このため、実際には、図８にも示すように、溝内電極１３ａ，１４ａは、各溝部１１ｃ，１２ｃの底面から縦壁及び脚部主面１１ａ，１２ａに亘って形成されることになる。溝部１１ｃ，１２ｃの脚部先端側に回り込んだ溝内電極と溝部１１ｃ，１２ｃの両側面に回り込んだ溝内電極とが溝延出電極１３ｃ，１４ｃとなり、この溝延出電極１３ｃ，１４ｃが溝脇電極１３ｄ，１４ｄと一体的に形成されている。本形態では、例えば、脚部１１，１２それぞれの幅寸法が１２０μｍであり、前記溝部１１ｃ，１２ｃの幅が６０μｍの場合、この脚部主面１１ａ，１２ａへの溝内電極１３ａ，１４ａの回り込み寸法Ｗ３は１０μｍ程度である。
【００６１】
この溝延出電極１３ｃ，１４ｃは、各溝部の両脇の脚部主面に沿って形成された溝脇電極１３ｄ，１４ｄにより、前記引き回し電極（基部電極）１５，１６へ引き出されている。
【００６２】
この構成によれば、溝部１１ｃ，１２ｃの脚部先端側に回り込んだ溝内電極と溝部１１ｃ，１２ｃの両側面に回り込んだ溝延出電極１３ｃ，１４ｃが溝脇電極１３ｄ，１４ｄと一体に形成されるので、電極形状が単純化されて、生産性を高めることができるとともに、溝内電極と基部電極との電極接続がより一層安定する。
【００６３】
本発明の実施形態では、２本の脚部１１，１２を備えた音叉型振動片１に本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、３本以上の脚部を備えた音叉型振動片に適用することも可能である。さらに、前記実施形態では、圧電材料として水晶を使用した場合について説明したが、その他、ニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウムなどを使用した振動片に対しても適用可能である。
【００６４】
なお、本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【００６５】
また、この出願は、２００３年７月２２日に日本で出願された特願２００３−２０００７９号に基づく優先権を請求する。これに言及することにより、その全ての内容は本出願に組み込まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明にかかる音叉型振動片、その音叉型振動片を備えた音叉型振動子、および音叉型振動片の製造方法は、特に、圧電材料を用いることが好ましい。
【０００１】
本発明は、音叉型振動片、その音叉型振動片を備えた音叉型振動子、および音叉型振動片の製造方法に係る。特に、本発明は、溝内電極の断線、振動片表面に形成される電極同士のショート（短絡）等の不良を回避するための改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電振動デバイスの一種類として、小型化を図ることが容易な音叉型水晶振動子が知られている。この種の振動子は、例えば特開２００２−７６８０６号公報に開示されているように、エッチング加工により音叉型に成形された水晶ウェハに対してフォトリソグラフィー技術を利用して表面に所定の電極が形成されて成る音叉型振動片を備えており、音叉型振動片の各脚部それぞれの表裏面（脚部主面）中央部に溝部を成形した構成が開示されている。このように脚部の表裏面に溝部を成形した場合、振動片を小型化しても脚部の振動損失が抑制され、ＣＩ値（クリスタルインピーダンス）を低く抑えることができて有効である。この種の音叉型水晶振動子は、特に、時計等の精密機器に搭載するのに適している。
【０００３】
この種の音叉型振動片の表面に形成されている電極の形状について以下に具体的に説明する。
【０００４】
図９は一般的な音叉型水晶振動子に備えられる音叉型振動片ａを示している。この音叉型振動片ａは、２本の脚部ｂ，ｃを備えており、各脚部ｂ，ｃに第１励振電極ｄ１，ｄ２及び第２励振電極ｅ１，ｅ２が形成されている。図９では、これら励振電極ｄ１，ｄ２，ｅ１，ｅ２の形成部分に斜線を付している。
【０００５】
また、音叉型振動片ａは、各脚部ｂ，ｃそれぞれの表裏面となる脚部主面ｂ１，ｃ１に矩形状の溝部ｂ２，ｃ２が成形されている。
【０００６】
そして、前記第１の励振電極としては、一方の脚部ｂの表裏面（脚部主面）ｂ１に成形されている溝部ｂ２の内部に形成された溝内電極ｄ１と、他方の脚部ｃの側面ｃ３に形成された側面電極ｄ２とにより構成されており、これらが引き回し電極ｆによって接続されている。
【０００７】
同様に、第２の励振電極としては、他方の脚部ｃの表裏面（脚部主面）ｃ１に成形されている溝部ｃ２の内部に形成された溝内電極ｅ１と、一方の脚部ｂの側面ｂ３に形成された側面電極ｅ２とにより構成されており、これらが引き回し電極ｇによって接続されている。
【０００８】
これらの電極は、例えば、クロム（Ｃｒ）の下地電極層に金（Ａｕ）の上部電極層から構成された薄膜であり、真空蒸着法等の手法により全面に形成された後、フォトリソグラフィー技術によりメタルエッチングして所望の形状に形成される。
【０００９】
なお、真空蒸着により電極を形成することで、下地電極層（クロム）と上部電極（金）の厚み管理が容易に行え、所望の電気的特性が得やすく、蒸着装置を適切に管理することにより、優良な膜質が得られると言ったメリットがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【特許文献】
特開２００２−７６８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上述した音叉型振動片では、溝内電極は溝部の底面から縦壁（脚部主面に直交する方向の面）及び脚部主面に亘って形成されることになるので、溝部のエッジ付近（溝部と脚部主面との間の境界部付近）において、溝内電極と引き回し電極の接続が不安定となり断線が生じやすい。特に、真空蒸着により電極を形成した場合、基部側の溝部の底面から縦壁（脚部主面に直交する方向の面）でも蒸着源から陰となりやすく、溝内電極と引き回し電極の接続が不安定となり断線が生じやすい。
【００１１】
また、フォトリソグラフィー技術を利用して溝部に溝内電極を形成する場合、溝部のエッジ付近（溝部と脚部主面との間の境界部付近）でレジスト液の表面張力の影響によるレジスト液の盛り上がり現象が発生し、溝内電極の加工精度が低下することがあった。このように、溝内電極の外縁形状が適切に得られない状況では、溝内電極と引き回し電極が断線したり、前記音叉型振動片の叉部分において溝内電極が引き回し電極や側面電極に接触してショートが発生してしまう可能性がある。
【００１２】
これらの問題点は、近年開発が進んでいる超小型の水晶振動子（例えば脚部の幅寸法が１２０μｍ程度のもの）にあっては、これらの問題が顕著に現れる。
【００１３】
このように、脚部に溝部を備え、且つその内部に溝内電極が形成された音叉型振動片にあっては、溝部や溝内電極の存在に起因する電極の断線や電極同士のショート等の電気的な不良が生じてしまう可能性があった。このため、この種の音叉型振動片にあっては、構造の更なる改良が求められていた。
【００１４】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、脚部に溝部を備えその内部に励振電極（溝内電極）が形成された音叉型振動片及び音叉型振動子に対し、振動片の表面に形成される電極に起因する電気的な不良を回避することにある。
【発明の概要】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の音叉型振動片は、基部と当該基部から同一方向に平行してのびる複数の脚部を備え、各脚部主面に溝部が形成されているとともに、この溝部の内部に溝内電極が、脚部の側面に側面電極がそれぞれ形成され、前記溝内電極と前記側面電極のそれぞれが基部に形成された基部電極により接続されてなる音叉型振動片において、前記溝部の溝内電極から、前記溝部の前記基部と対向する縦壁と前記溝部側面の縦壁との少なくとも一縦壁、および脚部先端側主面に亘る溝延出電極と、前記溝延出電極を前記溝部の脇の前記脚部主面に沿って前記基部電極へ引き出す溝脇電極と、が形成され、前記複数の各脚部に形成された溝部は、当該脚部の中心線から前記脚部主面の幅方向へ偏心して形成されるとともに、前記溝脇電極は、偏心して形成された前記溝部と反対側の幅方向に偏心して形成されたことを特徴とする。このとき溝脇電極は前記溝部のエッジから離れていてもよい。
【００１６】
本発明によれば、前記溝延出電極と前記溝脇電極とが形成されるので、当該音叉型振動片の表面に形成される電極に起因する電気的な不良を回避することができる。すなわち、前記溝内電極と前記側面電極のそれぞれが、前記溝部の前記溝内電極から、前記溝延出電極と前記溝脇電極とを介して前記基部電極へ引き出されることによって、確実に接続される。例えば、前記溝部の前記溝内電極が基部側端部から前記基部電極へ引き出されて第１の導通路が構成され、前記溝部の前記溝内電極から前記溝延出電極と前記溝脇電極とを介して前記基部電極へ引き出されて第２の導通路が構成されたとすると、前記溝内電極と前記側面電極のそれぞれがこれら第１の導通路と第２の導通路によって、より確実に接続される。これらの導通路が複数存在することにより、前記溝部のエッジ付近（溝部と脚部主面との間の境界部付近）において、前記溝内電極と前記基部電極の接続が不安定となり断線が生じる危険性を軽減できる。なお、当該音叉型振動片に前記第２の導通路だけを構成することで、当該音叉型振動片の表面に形成される電極に起因する電気的な不良を回避することができるが、当該音叉型振動片に前記第１の導通路と前記第２の導通路を構成することで、より好ましく当該音叉型振動片の表面に形成される電極に起因する電気的な不良を回避することができる。
【００１７】
このように、脚部に溝部を備え、且つその内部に溝内電極が形成された音叉型振動片に対して、小型化しても脚部の振動損失が抑制され、ＣＩ値（クリスタルインピーダンス）を低く抑えることができるとともに、溝部や溝内電極の存在に起因する電極の断線や電極同士のショート等の電気的な不良を改善することができる。
【００１８】
また、前記複数の各脚部に形成された溝部は、当該脚部の中心線から前記脚部主面の幅方向へ偏心して形成されるとともに、前記溝脇電極は、偏心して形成された前記溝部と反対側の幅方向に偏心して形成されるので、前記溝脇電極の形成領域を確保することができる。
【００１９】
また、上述の構成において、前記溝部は、当該脚部の中心線から並設された他の脚部と隔離する方向へ偏心して形成されるととともに、前記溝脇電極は、当該脚部の中心線から並設された他の脚部と近接する方向に偏心して形成されてもよい。
【００２０】
この場合、上述の作用効果に加え、この溝部の位置が内側の側面電極から遠ざかる位置に偏心して形成されているため、前記溝部のエッジの影響によって溝内電極の脚部主面への回り込み寸法が適切に得られない状況となっても溝内電極が内側の側面電極や内側の引き回し電極に接触してしまうことが抑制されてショート等の電気的な不良を回避することができる。
【００２１】
また、この各脚部の内側に主面領域が拡大されるので、この拡大された主面領域に溝脇電極を形成することができるので、断線の生じないより安定した電極膜が形成でき、溝内電極から基部電極への電極接続が飛躍的に安定する。また、この溝内電極だけでなく溝脇電極を励振電極として活用できるので、脚部の振動損失がより一層抑制され、ＣＩ値（クリスタルインピーダンス）を向上させることができる。
【００２２】
また、上記目的を達成するために、本発明の音叉型振動片は、基部と当該基部から同一方向に平行してのびる複数の脚部を備え、各脚部主面に溝部が形成されているとともに、この溝部の内部に溝内電極が、脚部の側面に側面電極がそれぞれ形成され、前記溝内電極と前記側面電極のそれぞれが基部に形成された基部電極により接続されてなる音叉型振動片において、前記溝部の溝内電極から、前記溝部の前記基部と対向する縦壁と前記溝部側面の縦壁との少なくとも一縦壁、および脚部先端側主面に亘る溝延出電極と、前記溝延出電極を前記溝部の脇の前記脚部主面に沿って前記基部電極へ引き出す溝脇電極と、が形成され、前記溝部の基部側のエッジに形成される電極に対して、前記溝延出電極のエッジに形成される電極を厚く形成してなることを特徴とする。
【００２３】
本発明によれば、前記溝延出電極と前記溝脇電極とが形成されるので、当該音叉型振動片の表面に形成される電極に起因する電気的な不良を回避することができる。すなわち、前記溝内電極と前記側面電極のそれぞれが、前記溝部の前記溝内電極から、前記溝延出電極と前記溝脇電極とを介して前記基部電極へ引き出されることによって、確実に接続される。例えば、前記溝部の前記溝内電極が基部側端部から前記基部電極へ引き出されて第１の導通路が構成され、前記溝部の前記溝内電極から前記溝延出電極と前記溝脇電極とを介して前記基部電極へ引き出されて第２の導通路が構成されたとすると、前記溝内電極と前記側面電極のそれぞれがこれら第１の導通路と第２の導通路によって、より確実に接続される。これらの導通路が複数存在することにより、前記溝部のエッジ付近（溝部と脚部主面との間の境界部付近）において、前記溝内電極と前記基部電極の接続が不安定となり断線が生じる危険性を軽減できる。なお、当該音叉型振動片に前記第２の導通路だけを構成することで、当該音叉型振動片の表面に形成される電極に起因する電気的な不良を回避することができるが、当該音叉型振動片に前記第１の導通路と前記第２の導通路を構成することで、より好ましく当該音叉型振動片の表面に形成される電極に起因する電気的な不良を回避することができる。
【００２４】
このように、脚部に溝部を備え、且つその内部に溝内電極が形成された音叉型振動片に対して、小型化しても脚部の振動損失が抑制され、ＣＩ値（クリスタルインピーダンス）を低く抑えることができるとともに、溝部や溝内電極の存在に起因する電極の断線や電極同士のショート等の電気的な不良を改善することができる。
【００２５】
また、前記溝部の基部側のエッジに形成される電極に対して、前記溝延出電極のエッジに形成される電極が厚く形成されているので、上述の作用効果に加え、第２の導通路における溝部のエッジ付近（溝部と脚部主面との間の境界部付近）での断線が生じないため、溝内電極から基部電極への電極接続の信頼性が飛躍的に向上する。
【００２６】
また、上述の構成において、前記溝延出電極は、少なくとも前記溝部側面の縦壁に形成され、前記溝脇電極は、前記溝延出電極と一体に形成されてもよい。
【００２７】
この場合、上述の作用効果に加え、前記溝延出電極が少なくとも前記溝部側面の縦壁に形成され、前記溝脇電極が前記溝延出電極と一体に形成されるので、電極形状が単純化されて、生産性を高めることができるとともに、溝内電極と基部電極との電極接続がより一層安定する。
【００２８】
また、上述の構成において、前記溝部の壁は、前記脚部主面に対して直角もしくは鋭角に形成されてもよい。
【００２９】
この場合、前記溝部の壁が前記脚部主面に対して直角もしくは鋭角に形成されるため、例えば、蒸着装置を用いて前記溝部に電極を形成する際、蒸着源から直接溝部の壁が見えない場合（影となる場合）がある。しかしながら、本発明によれば、影となる前記溝部の壁（例えば、基部側の前記溝部の縦壁）があっても安定した電極膜が形成される。
【００３０】
また、上記目的を達成するために、本発明の音叉型振動子は、上述の構成の音叉型振動片がパッケージ内に取り付けられて構成されていることを特徴とする。
【００３１】
本発明は、上述した音叉型振動片を備え、この音叉型振動片がパッケージ内に取り付けられて構成されているので、音叉型水晶振動子も本発明の技術的思想の範疇である。つまり、本解決手段によれば、電極同士のショートや断線が生じていないことで信頼性が高く、且つ溝部を形成したことの効果である良好なＣＩ値が得られている音叉型水晶振動子を提供できる。
【００３２】
また、上記目的を達成するために、本発明の音叉型振動片の製造方法は、基部と当該基部から同一方向に平行してのびる複数の脚部を備え、各脚部主面に溝部が形成されているとともに、この溝部の内部に溝内電極が、脚部の側面に側面電極がそれぞれ形成され、前記溝内電極と前記側面電極のそれぞれが基部に形成された基部電極により接続されてなる音叉型振動片の製造方法において、前記音叉型振動片は、蒸着源から一定の間隔をあけて、音叉型振動片の基部側の端部を脚部側の端部より蒸着源に近接させ、音叉型振動片の脚部主面が蒸着源に対して傾いた状態でワークホルダに配置され、前記蒸着源から電極材料を蒸発させて前記音叉型振動片に電極材料を付着し、前記溝部の前記基部と対向する縦壁と前記溝部側面の縦壁との少なくとも一縦壁、および脚部先端側主面に亘る溝延出電極と、当該溝延出電極を前記溝部の脇の脚部主面に沿って基部電極へ引き出す溝脇電極とを形成したことを特徴とする。
【００３３】
本発明によれば、前記溝延出電極と前記溝脇電極とを形成するので、当該音叉型振動片の表面に形成される電極に起因する電気的な不良を回避することができる。すなわち、前記溝内電極と前記側面電極のそれぞれが、前記溝部の前記溝内電極から、前記溝延出電極と前記溝脇電極とを介して前記基部電極へ引き出されることによって（上記した第２の導通路）、確実に接続される。例えば、前記溝内電極と前記側面電極のそれぞれが上記した第１の導通路と第２の導通路によって、より確実に接続される。なお、当該音叉型振動片に前記第２の導通路だけを構成することで、当該音叉型振動片の表面に形成される電極に起因する電気的な不良を回避することができるが、当該音叉型振動片に前記第１の導通路と前記第２の導通路を構成することで、より好ましく当該音叉型振動片の表面に形成される電極に起因する電気的な不良を回避することができる。
【００３４】
この第２の導通路をなす溝延出電極は、音叉型振動片の基部側の端部を脚部側の端部より蒸着源に近接させ、音叉型振動片の脚部主面が蒸着源に対して傾いた状態でワークホルダに配置された状態で、前記溝部の溝内電極から溝部の縦壁、および脚部先端側主面に亘って形成されているので、脚部先端側の溝部のエッジ付近は、前記蒸着源と向かい合って陰となることなく安定した電極膜が形成される。また、溝部の基部側のエッジに形成される電極に対して、前記溝延出電極のエッジに形成される電極の方が厚く形成されるので、第２の導通路における溝部のエッジ付近（溝部と脚部主面との間の境界部付近）での断線が生じない。
【００３５】
つまり、第２の導通路をなす溝脇電極も、同様に、前記蒸着源の陰となることなく安定した電極膜が形成され、お互いに安定した電極膜が形成された溝延出電極と溝脇電極を組み合わせることで、溝内電極と基部電極との断線の危険性がない電極接続が安定したより信頼性の高い音叉型振動片を提供することができる。
【００３６】
さらに、叉部分の電極構成は、音叉型振動片の基部側の端部を脚部側の端部より蒸着源に近接させ、音叉型振動片の脚部主面が蒸着源に対して傾いた状態でワークホルダに配置されているので、当該音叉型振動片の叉部分が前記蒸着源から陰となり、各脚部の叉部分に不要な電極が形成されて、各側面電極がショートするのを防止することができる。
【００３７】
このように、脚部に溝部を備え、且つその内部に溝内電極が形成された音叉型振動片に対して、小型化しても脚部の振動損失が抑制され、ＣＩ値（クリスタルインピーダンス）を低く抑えることができるとともに、溝部や溝内電極の存在に起因する電極の断線や電極同士のショート等の電気的な不良を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】 図１は、本実施の形態に係る音叉型振動片を示す平面図である。
【図２】 図２は、図１におけるＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【図３】 図３は、図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図４】 図４は、溝脇電極を一体形成した場合の図１相当図である。
【図５】 図５は、図４におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図６】 図６は、図１、図４に示す引き回し電極と異なる形態の引き回し電極を形成した音叉型振動片を示す平面図である。
【図７】 図７は、本実施の形態の変形例に係る音叉型振動片を示す平面図である。
【図８】 図８は、図７におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図９】 図９は、従来例に係る音叉型振動片を示す平面図である。
【図１０】 図１０は、真空蒸着装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本形態は、２本の脚部を備えた音叉型水晶振動子に本発明を適用した場合について説明する。図１は本形態に係る音叉型水晶振動子に備えられる音叉型振動片１を示す平面図である。また、図２は図１におけるＩ−Ｉ線に沿った断面図であり、図３は図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００４０】
この音叉型振動片１は、基部１７と当該基部１７から同一方向へ平行にのびる２本の脚部１１，１２を備えており、各脚部１１，１２には第１励振電極１３ａ，１３ｂ及び第２励振電極１４ａ，１４ｂが形成されている。図１では、これら励振電極４３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂの形成部分に斜線を付している。
【００４１】
また、音叉型振動片１は、各脚部１１，１２それぞれの表裏面となる脚部主面１１ａ，１２ａに矩形状の溝部１１ｃ，１２ｃが成形されている。これら各溝部１１ｃ，１２ｃの形状（幅寸法、長さ寸法、深さ寸法）は互いに同一形状となっている。また、溝部１１ｃ，１２ｃの縦壁は、図１、図２、図３に示すように、脚部主面に対して直角に形成されている。ここでいう直角は、脚部主面に対する完全な直角だけに限定されるものではなく、多少傾いてもよい。
【００４２】
このように各脚部１１，１２の表裏面に溝部１１ｃ，１２ｃを成形した場合、音叉型振動片１を小型化しても脚部１１，１２の振動損失が抑制され、ＣＩ値（クリスタルインピーダンス）を低く抑えることができて有効である。ここで、各溝部１１ｃ，１２ｃを同一形状に形成しているが、これは脚部１１，１２の振動損失を抑制し、ＣＩ値（クリスタルインピーダンス）を低く抑えるためである。そのため、各溝部１１ｃ，１２ｃの形状は、これに限定されるものではなく任意の形状に形成してもよい。
【００４３】
なお、音叉型振動片の外形形状（２本の脚部と基部等）、各脚部の溝部は、フォトリソグラフィー技術を使って水晶ウェハの所望の領域にレジスト膜を形成し、ウェットエッチングを行うことで容易に作成できる。
【００４４】
そして、前記第１の励振電極としては、一方の脚部１１の表裏面（脚部主面）１１ａに成形されている溝部１１ｃの内部に形成された溝内電極１３ａと、他方の脚部１２の側面１２ｂに形成された側面電極１３ｂとにより構成されており、これらが引き回し電極（基部電極）１５によって接続されている。
【００４５】
同様に、第２の励振電極としては、他方の脚部１２の表裏面（脚部主面）１２ａに成形されている溝部１２ｃの内部に形成された溝内電極１４ａと、一方の脚部１１の側面１１ｂに形成された側面電極１４ｂとにより構成されており、これらが引き回し電極（基部電極）１６によって接続されている。
【００４６】
また、各溝部１１ｃ，１２ｃの内部に形成される溝内電極１３ａ，１４ａは、溝部の縦壁（脚部主面に直交する方向の面）、および脚部先端側主面に亘る溝延出電極１３ｃ，１４ｃが形成されている。この溝延出電極１３ｃ，１４ｃは、各脚部の内側で、溝部の脇の脚部主面に沿って形成された溝脇電極１３ｄ，１４ｄにより、前記引き回し電極（基部電極）１５，１６へ引き出されている。本形態では、例えば、脚部１１，１２それぞれの幅寸法が１２０μｍであり、前記溝部１１ｃ，１２ｃの幅が６０μｍの場合、この脚部主面１１ａ，１２ａへの溝延出電極１３ｃ，１４ｃの回り込み寸法Ｗは１０〜３０μｍ程度、溝脇電極１３ｄ，１４ｄの幅寸法Ｗ１は１０μｍ程度に形成しているので、電極膜の安定形成がなされて、導通抵抗を下げることなく、側面電極や引き回し電極と近接することによるショートの危険も少ない。
【００４７】
これらの電極は、例えば、クロム（Ｃｒ）の下地電極層に金（Ａｕ）の上部電極から構成された薄膜であり、真空蒸着法により音叉型振動片の全面に形成した後、フォトリソグラフィー技術により前記全面電極の所望の領域にレジスト膜を形成し、メタルエッチングして所望の形状に形成される。その膜厚は例えば０．２μｍに設定されている。
【００４８】
溝部１１ｃ，１２ｃ及び溝内電極１３ａ，１４ａの形成位置としては、この溝部１１ｃ，１２ｃのおよび溝内電極１３ａ，１４ａの幅方向の中心位置Ｔ１が、脚部１１，１２の幅方向の中心位置Ｔよりも、並設された他の脚部と隔離する方向（音叉型振動片の中心線から遠ざかる側、例えば２０μｍ程度）に偏心して形成されている。前記溝脇電極１３ｄ，１４ｄは、脚部１１，１２の幅方向の中心位置よりも、並設された他の脚部と近接する方向（振動中心位置から近づく側）に偏心して形成されている。
【００４９】
この構成により、溝部１１ｃ，１２ｃ及び溝内電極１３ａ，１４ａの内側端縁と脚部１１，１２の内側端縁との距離を大きく確保することが可能となる。溝脇電極の幅寸法、脚部１１ａ，１２ａへの側面電極１３ｂ，１４ｂの回り込み寸法や引き回し電極１６の脚部主面１１ａ，１２ａへの回り込み寸法の自由度を拡大することができる。図１に示すものでは、拡大された脚部主面領域に溝脇電極１３ｄ，１４ｄを幅広の状態で形成するように設計しており、断線の生じないより安定した電極膜が形成できる。
【００５０】
本形態では、溝脇電極１３ｄ，１４ｄを、前記溝部１１ｃ，１２ｃから隔離した脇部分に形成しているが、図４、図５に示すように、溝延出電極１３ｃ，１４ｃを溝部１１ｃ，１２ｃの縦壁（脚部主面に直交する方向の面および側面）に形成し、溝脇電極１３ｄ，１４ｄを溝延出電極１３ｃ，１４ｃと一体に形成することで、電極形状が単純化されて、生産性を高めることができるとともに、溝内電極と基部電極との電極接続がより一層安定する。本形態では、例えば、脚部１１，１２それぞれの幅寸法が１２０μｍであり、前記溝部１１ｃ，１２ｃの幅が６０μｍの場合、この脚部主面１１ａ，１２ａへの溝延出電極１３ｃ，１４ｃの回り込み寸法Ｗは１０〜３０μｍ程度、溝脇電極１３ｄ，１４ｄの回り込み寸法Ｗ２は１５μｍ程度に形成しているので、電極膜の安定形成がなされて、導通抵抗を下げることなく、側面電極や引き回し電極と近接することによるショートの危険も少ない。
【００５１】
また、図４、図５に示す音叉型振動片１では、溝延出電極１３ｃ，１４ｃを溝部１１ｃ，１２ｃの縦壁（脚部主面に直交する方向の面および側面）に形成し、溝脇電極１３ｄ，１４ｄを溝延出電極１３ｃ，１４ｃと一体に形成しているが、これに限定されるものではなく、溝延出電極１３ｃ，１４ｃを溝部１１ｃ，１２ｃの側面の縦壁のみに形成し、溝脇電極１３ｄ，１４ｄを溝延出電極１３ｃ，１４ｃと一体に形成してもよい。
【００５２】
また、本形態では、図１、図４に示すように、引き回し電極１５、１６を形成しているが、これに限定されるものではなく、図６に示すように引き回し電極１５、１６を形成してもよい。すなわち、溝脇電極１３ｄ，１４ｄのみと接続するよう構成してもよい。
また、本形態では、各脚部１１，１２に形成された溝部１１ｃ，１２ｃが、例えば、図１、図２に示す位置に形成されているが、これは、溝内電極が内側の側面電極や内側の引き回し電極に接触するのを抑制するために好適な例であり、これに限定されるものではない。すなわち、各脚部に形成された溝部が、脚部の中心線から前記脚部主面の幅方向へ偏心して形成されるとともに、溝脇電極は、偏心して形成された溝部と反対側の幅方向に偏心して形成されていればよく、図１、図２に示す位置とは反対側の位置（音叉型振動片の中心から近づく位置）に溝部を形成されてもよい。この場合であっても、溝脇電極の形成領域を確保することができる。
【００５３】
このような構成の音叉型振動片１が図示しないパッケージ内に取り付けられることにより音叉型水晶振動子が構成される。
【００５４】
次に、上記音叉型振動片に真空蒸着により全面電極を形成する方法を、図１０の真空蒸着装置の模式図とともに説明する。
【００５５】
音叉型振動片は、水晶ウェハの状態で図示しないマスク治具に収納されるとともに、蒸着源Ｊから一定の間隔をあけた状態でワークホルダＨに固定されている。このワークホルダＨは、蒸着源の上面で水平に回転するターンテーブルＩの周囲複数箇所に取り付けられており、各ワークホルダＨは前記ターンテーブルＩに対して自転できるように構成されている。各ワークホルダＨは、例えば、前記ターンテーブルＩに対する仰角を４５°とし、さらに各ワークホルダＨの自転軸についても水平面にワークホルダＨが正対した状態から４５°傾斜させた状態で位置決めされている。そして、ワークホルダＨに固定された水晶ウェハの各音叉型振動片は、音叉型振動片の基部側の端部を脚部側の端部より蒸着源に近接させ、音叉型振動片の脚部主面が蒸着源に対して４５°傾いている。
【００５６】
また、上記各ワークホルダＨは、例えば、ターンテーブルＩが１２０°ずつ回転するたびに、９０°だけ自転して再び位置決めされるように構成されているので、前記ターンテーブルＩを回転させながら、前記蒸着源Ｊから蒸発した電極材料を水晶ウェハに供給することで、前記各音叉型振動片の表裏面と両側面に全面に電極材料を付着させることができる。
【００５７】
以上のように電極形成することで、当該音叉型振動片の叉部分が前記蒸着源から陰となり、各脚部の叉部分に不要な電極が形成されて、各側面電極がショートするのを防止することができる。特に、水晶をウェットエッチングして音叉型振動片を形成する場合、叉部分に微小な突起が形成され、この部分に電極が形成されるとレジスト膜を感光する際に感光ビームがとどきにくく、精度よくメタルエッチングすることが困難であったので、各側面電極がショートすることがあったが、これらの不具合が起こることがなくなった。また、図３に示すように、前記溝延出電極１３ｃ，１４ｃ（１３ｃのみ図示）のエッジ付近は、前記蒸着源と向かい合って陰となることなく安定した電極膜が形成される。また、溝部の基部側のエッジＥ２に形成される電極に対して、前記溝延出電極１３ｃ，１４ｃのエッジＥ１（溝部の脚部側のエッジ）に形成される電極の方が厚く形成されるので、断線が生じない。
【００５８】
また、本形態では、図１に示すように、溝部１１ｃ，１２ｃの縦壁が脚部主面に対して直角に形成されたとしても、断線が生じることなく、安定した電極膜を形成することができる。また、直角だけではなく、溝部１１ｃ，１２ｃの縦壁が脚部主面に対して鋭角に形成されてもよく、この場合であっても、断線が生じることなく、安定した電極膜を形成することができる。
【００５９】
−変形例−
以下、本発明の変形例を図面に基づいて説明する。図７は本形態の変形例に係る音叉型水晶振動子に備えられる音叉型振動片１を示す平面図である。また、図８は図７におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【００６０】
本例では、溝部１１ｃ，１２ｃ及び溝脇電極１３ｄ，１４ｄの形状の変形例を示している。溝部１１ｃ，１２ｃ及び溝内電極１３ａ，１４ａは、各脚部１１，１２の脚部主面１１ａ，１２ａの幅方向の中央に形成されており、各溝部１１ｃ，１２ｃの内部に形成される溝内電極１３ａ，１４ａは、溝部１１ｃ，１２ｃの内部全体に亘る溝内電極１３ａ，１４ａが形成されるように、図７に示す平面視において、溝部１１ｃ，１２ｃの面積よりも溝内電極１３ａ，１４ａの面積の方が僅かに大きく設定されている。このため、実際には、図８にも示すように、溝内電極１３ａ，１４ａは、各溝部１１ｃ，１２ｃの底面から縦壁及び脚部主面１１ａ，１２ａに亘って形成されることになる。溝部１１ｃ，１２ｃの脚部先端側に回り込んだ溝内電極と溝部１１ｃ，１２ｃの両側面に回り込んだ溝内電極とが溝延出電極１３ｃ，１４ｃとなり、この溝延出電極１３ｃ，１４ｃが溝脇電極１３ｄ，１４ｄと一体的に形成されている。本形態では、例えば、脚部１１，１２それぞれの幅寸法が１２０μｍであり、前記溝部１１ｃ，１２ｃの幅が６０μｍの場合、この脚部主面１１ａ，１２ａへの溝内電極１３ａ，１４ａの回り込み寸法Ｗ３は１０μｍ程度である。
【００６１】
この溝延出電極１３ｃ，１４ｃは、各溝部の両脇の脚部主面に沿って形成された溝脇電極１３ｄ，１４ｄにより、前記引き回し電極（基部電極）１５，１６へ引き出されている。
【００６２】
この構成によれば、溝部１１ｃ，１２ｃの脚部先端側に回り込んだ溝内電極と溝部１１ｃ，１２ｃの両側面に回り込んだ溝延出電極１３ｃ，１４ｃが溝脇電極１３ｄ，１４ｄと一体に形成されるので、電極形状が単純化されて、生産性を高めることができるとともに、溝内電極と基部電極との電極接続がより一層安定する。
【００６３】
本発明の実施形態では、２本の脚部１１，１２を備えた音叉型振動片１に本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、３本以上の脚部を備えた音叉型振動片に適用することも可能である。さらに、前記実施形態では、圧電材料として水晶を使用した場合について説明したが、その他、ニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウムなどを使用した振動片に対しても適用可能である。
【００６４】
なお、本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【００６５】
また、この出願は、２００３年７月２２日に日本で出願された特願２００３−２０００７９号に基づく優先権を請求する。これに言及することにより、その全ての内容は本出願に組み込まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明にかかる音叉型振動片、その音叉型振動片を備えた音叉型振動子、および音叉型振動片の製造方法は、特に、圧電材料を用いることが好ましい。
Claims (8)
- 基部と当該基部から同一方向に平行してのびる複数の脚部を備え、各脚部主面に溝部が形成されているとともに、この溝部の内部に溝内電極が、脚部の側面に側面電極がそれぞれ形成され、前記溝内電極と前記側面電極のそれぞれが基部に形成された基部電極により接続されてなる音叉型振動片において、
前記溝部の溝内電極から、前記溝部の前記基部と対向する縦壁と前記溝部側面の縦壁との少なくとも一縦壁、および脚部先端側主面に亘る溝延出電極と、前記溝延出電極を前記溝部の脇の前記脚部主面に沿って前記基部電極へ引き出す溝脇電極と、が形成され、
前記複数の各脚部に形成された溝部は、当該脚部の中心線から前記脚部主面の幅方向へ偏心して形成されるとともに、前記溝脇電極は、偏心して形成された前記溝部と反対側の幅方向に偏心して形成されたことを特徴とする音叉型振動片。 - 前記溝部は、当該脚部の中心線から並設された他の脚部と隔離する方向へ偏心して形成されるととともに、前記溝脇電極は、当該脚部の中心線から並設された他の脚部と近接する方向に偏心して形成されたことを特徴とする請求項１に記載の音叉型振動片。
- 前記溝部の基部側のエッジに形成される電極に対して、前記溝延出電極のエッジに形成される電極を厚く形成してなることを特徴とする請求の範囲第１または２に記載の音叉型振動片。
- 基部と当該基部から同一方向に平行してのびる複数の脚部を備え、各脚部主面に溝部が形成されているとともに、この溝部の内部に溝内電極が、脚部の側面に側面電極がそれぞれ形成され、前記溝内電極と前記側面電極のそれぞれが基部に形成された基部電極により接続されてなる音叉型振動片において、
前記溝部の溝内電極から、前記溝部の前記基部と対向する縦壁と前記溝部側面の縦壁との少なくとも一縦壁、および脚部先端側主面に亘る溝延出電極と、前記溝延出電極を前記溝部の脇の前記脚部主面に沿って前記基部電極へ引き出す溝脇電極と、が形成され、
前記溝部の基部側のエッジに形成される電極に対して、前記溝延出電極のエッジに形成される電極を厚く形成してなることを特徴とする音叉型振動片。 - 前記溝延出電極は、少なくとも前記溝部側面の縦壁に形成され、
前記溝脇電極は、前記溝延出電極と一体に形成されることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１つに記載の音叉型振動片。 - 前記溝部の縦壁は、前記脚部主面に対して直角もしくは鋭角に形成されたことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１つに記載の音叉方振動片。
- 請求の範囲第１乃至６項のいずれか１つに記載の音叉型振動片を備え、この音叉型振動片がパッケージ内に取り付けられて構成されていることを特徴とする音叉型振動子。
- 基部と当該基部から同一方向に平行してのびる複数の脚部を備え、各脚部主面に溝部が形成されているとともに、この溝部の内部に溝内電極が、脚部の側面に側面電極がそれぞれ形成され、前記溝内電極と前記側面電極のそれぞれが基部に形成された基部電極により接続されてなる音叉型振動片の製造方法において、
前記音叉型振動片は、蒸着源から一定の間隔をあけて、音叉型振動片の基部側の端部を脚部側の端部より蒸着源に近接させ、音叉型振動片の脚部主面が蒸着源に対して傾いた状態でワークホルダに配置され、
前記蒸着源から電極材料を蒸発させて前記音叉型振動片に電極材料を付着し、
前記溝部の前記基部と対向する縦壁と前記溝部側面の縦壁との少なくとも一縦壁、および脚部先端側主面に亘る溝延出電極と、当該溝延出電極を前記溝部の脇の脚部主面に沿って基部電極へ引き出す溝脇電極とを形成したことを特徴とする音叉型振動片の製造方法。
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