JP4863901B2

JP4863901B2 - 圧電振動片の製造方法

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Publication number: JP4863901B2
Application number: JP2007037218A
Authority: JP
Inventors: 孝峯岸
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2007-02-17
Filing date: 2007-02-17
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2027-02-17
Also published as: JP2008205657A

Description

本発明は、振動腕部に溝部が形成された圧電振動片、該圧電振動片の製造方法、圧電振動片を有する圧電振動子、該圧電振動子を有する発振器、電子機器及び電波時計に関するものである。

近年、携帯電話や携帯情報端末機器には、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水晶等を利用した圧電振動片を有する圧電振動子が用いられている。
この圧電振動子は、搭載される機器の小型化に伴って、今後さらなる小型化が望まれている。小型化を図る方法としては、いくつかの方法が考えられているが、その１つとして振動腕部の両面に溝部を形成した音叉型の圧電振動片を利用する方法がある。
通常、この音叉型の圧電振動片は、互いに平行に配置され、基端側が基部に一体的に固定された一対の振動腕部と、該一対の振動腕部の外表面上（溝部を含む）に形成されて一対の振動腕部を振動させる励振電極と、を有している。

励振電極は、一対の振動腕部を互いに接近又は離間する方向に所定の共振周波数で振動させる電極であり、引き出し電極を介して基部の外表面上に形成されたマウント電極に電気的に接続されている。そして圧電振動片は、このマウント電極を介して電圧が印加されるようになっている。

ここで、一対の振動腕部に溝部が形成されている場合には、図４２に示すように、振動腕部９０、９１の側面及び溝部９２の側面上に極性の異なる２つの励振電極９３、９４が形成される。この際、２つの励振電極９３、９４は、対向した位置関係となるので、溝部９２が形成されていない場合と比較して、より効率良く電界が作用し易い。そのため、圧電振動片９５のサイズを小型化したとしても、振動損失が低くＣＩ値（等価抵抗値）を極力低く抑えることができる。従って、小型化に適しているという利点を有している。

ところでこの圧電振動片９５は、一般的に水晶等のウエハ基板を複数回繰り返しエッチング加工することで製造されている（例えば、特許文献１参照）。この製造方法について、図４３に示すフローチャートを参照しながら簡単に説明する。
まず、ウエハ基板を準備（Ｓ１００）した後、ウエハ基板の表面にエッチング保護膜を成膜する（Ｓ１０１）。次いで、このエッチング保護膜にフォトリソ技術を利用して圧電振動片９５の外形パターンをパターニングする（Ｓ１０２）。次いで、パターニングしたエッチング保護膜をマスクとしてウエハ基板をウェットエッチングによりエッチング加工する（Ｓ１０３）。これにより、圧電振動片９５を形作ることができる。即ち、基部及び一対の振動腕部９０、９１を形成することができる。

次いで、マスクとして利用したエッチング保護膜を除去する（Ｓ１０４）。次に、一対の振動腕部９０、９１に溝部９２を形成する工程を行う。そのため、圧電振動片９５の表面に再度溝部９２用のエッチング保護膜を成膜する（Ｓ１０５）。次いで、この溝部９２用のエッチング保護膜にフォトリソ技術を利用して溝部９２の外形パターンをパターニングする（Ｓ１０６）。次いで、パターニングしたエッチング保護膜をマスクとして、一対の振動腕部９０、９１をウェットエッチングによりエッチング加工する（Ｓ１０７）。これにより、一対の振動腕部９０、９１の両面に溝部９２を形成することができる。次いで、マスクとして利用した溝部９２用のエッチング保護膜を除去する（Ｓ１０８）。そして、最後に圧電振動片９５の外表面に励振電極９３、９４、引き出し電極及びマウント電極をそれぞれ形成する。これにより、一対の振動腕部９０、９１に溝部９２が形成された圧電振動片９５を製造することができる。

上述したように、一般的に溝部９２を有する圧電振動片９５を製造する場合には、最初のエッチング加工で圧電振動片９５の外形形状を形作った後、次のエッチング加工で溝部９２を形成している。また、通常いずれのエッチング加工を行う場合であっても、フッ化水素酸等の薬液を利用したウェットエッチングにより加工を行っているが、溝部９２のエッチング加工を行うときだけ、ウェットエッチングではなくプラズマを利用したドライエッチングで加工を行う方法も容易に考えられる。
特許第３７２９２４９号公報

しかしながら、上記従来の方法では、以下の課題が残されている。
始めに、ウェットエッチングによるエッチング加工は、ウエハ基板の結晶の面方位の影響を受けてしまう特性を有している。そのため、外形形状の加工と溝部９２の加工とをウェットエッチングにより加工する従来の方法では、エッチングされた溝部９２の側面や底面が平坦面にならず、図４４に示すようにいびつな形状になってしまい、面内ばらつきが大きかった。また、外形形状もウェットエッチングで加工しているので、溝部９２だけでなく振動腕部９０、９１や基部の側面も平坦面にならず、いびつな形状になってしまっていた。そのため、圧電振動片９５を精度良く形成することができなかった。また、面内ばらつきの程度によっては、追加エッチングが必要な場合もあった。

また、溝部９２の側面や振動腕部９０、９１の側面に形成した２つの励振電極９３、９４が、確実に対向した位置関係とならず、結果的にＣＩ値を設計通りの値にすることができなかった。また、各電極がショートしてしまう可能性もあった。これらのことから、高品質化、高性能化を図ることが難しかった。

ところで、上述した２回のエッチング加工をウェットエッチングではなく全てドライエッチングで行った場合には、結晶の面方位の影響を受けないので、上述した問題が生じない。しかしながら、生産性の点でドライエッチングを採用することは難しく、現実的なものではなかった。
つまり、実際に圧電振動片９５を製造する場合には、一度に効率良く大量生産することが望まれる。ここで、ウェットエッチングを行う場合には、数百枚のウエハ基板を一度に薬液に入れるので、加工時間がかかったとしても一度に大量の圧電振動片９５を扱うことができ、生産性に優れている。

これに対して、ドライエッチングを行う場合には、ウェットエッチングに比べて加工時間が短時間で済むという利点はあるものの、通常専用の装置内に数十枚のウエハ基板しか入れることができないという欠点がある。そのため、一度に少量の圧電振動片９５しか扱うことができず、生産性が悪いものであった。よって、ドライエッチングは、大量生産には不向きなものであった。
そのため、現状の生産ラインでは、ウェットエッチングによる方法が一般的に採用されている。従って、上述した問題が生じてしまっていた。

一方、溝部９２のエッチング加工だけをドライエッチングで行う方法によれば、溝部９２に関しては側面及び底面とも平坦面にすることができるが、圧電振動片９５の側面については、いびつな形状になってしまう。そのため、上述した方法ほどではないにしろ、やはり同じ問題が生じるものであった。しかも、溝部９２のエッチング加工だけのためにドライエッチングを行うので、生産性が悪く、大量生産には不向きなものであった。

本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、ＣＩ値が低く、高品質化及び高性能化された圧電振動片、該圧電振動片を低コストで効率良く大量生産する圧電振動片の製造方法、圧電振動片を有する圧電振動子、更には圧電振動子を有する発振器、電子機器及び電波時計を提供することである。

本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明に係る圧電振動片の製造方法は、平行に配された一対の振動腕部と、該一対の振動腕部の基端側を一体的に固定する基部と、前記一対の振動腕部の両面に振動腕部の長手方向に沿ってそれぞれ形成された溝部と、前記一対の振動腕部の外表面上に形成され、一対の振動腕部を振動させる励振電極とを有する圧電振動片を、圧電材料からなる圧電板から製造する方法であって、前記圧電板の両面に第１の保護膜をそれぞれ成膜する成膜工程と、前記第１の保護膜を、前記溝部の領域を空けた状態で前記圧電振動片の外形形状にパターニングするパターニング工程と、パターニングされた前記第１の保護膜をマスクとしてドライエッチングにより前記圧電板をエッチング加工して、前記溝部を形成すると共に、第１の保護膜でマスクされていない領域を表面から溝部の深さだけエッチングする第１のエッチング工程と、露出している前記溝部を第２の保護膜の成膜により保護する保護工程と、パターニングされた前記第１の保護膜及び前記第２の保護膜をマスクとしてウェットエッチングにより前記圧電板をエッチング加工して、表面から溝部の深さまでエッチングされた圧電板の残りの部分を完全に取り除き、前記一対の振動腕部及び前記基部を形成する第２のエッチング工程と、前記第１の保護膜及び前記第２の保護膜を除去する除去工程と、を行うことを特徴とするものである。

この発明に係る圧電振動片の製造方法においては、まず、水晶ウエハ等の圧電板の両面に、エッチング加工時に圧電板を保護する第１の保護膜をそれぞれ成膜する成膜工程を行う。次いで、第１の保護膜を、例えばフォトリソグラフィ技術によりパターニングするパターニング工程を行う。この際、溝部の領域を空けた状態で圧電振動片の外形形状、即ち、一対の振動腕部及び基部の外形形状に沿ってパターニングする。次いで、このパターニングされた第１の保護膜をマスクとして、ドライエッチングにより圧電板の両面をそれぞれエッチング加工する第１のエッチング工程を行う。これにより、圧電板の両面に溝部を形成することができると共に、第１の保護膜でマスクされていない領域を表面から溝部の深さだけ除去して、圧電振動片の外形形状を溝部の深さ分だけ形作ることができる。

なお、上記エッチング加工を行った部分は、第１の保護膜でマスクされずに露出している。そこで、この露出している部分のうち、エッチング加工時に圧電板を保護する第２の保護膜を溝部だけに成膜する保護工程を行う。次いで、第１の保護膜及び第２の保護膜をマスクとして、ウェットエッチングにより圧電板をエッチング加工する第２のエッチング加工を行う。この際、第１のエッチング工程で表面から溝部の深さ分だけエッチングされた圧電板の残りの部分を完全に取り除く。つまり、圧電板の両面を貫通させる。これにより、一対の振動腕部及び基部を完全に形成することができ、基部に一対の振動腕部が一体的に固定された圧電振動片を得ることができる。そして最後に、第１の保護膜及び第２の保護膜をそれぞれ除去する除去工程を行う。これにより、一対の振動腕部の両面にそれぞれ溝部が形成された圧電振動片を製造することができる。

特に、溝部の加工をドライエッチングにより行っているので、精度良く加工でき、溝部の側面及び底面をいびつな形状ではなく、ともに平坦面にすることができる。しかも、圧電振動片の外形加工の途中までもドライエッチングで行っているので、一対の振動腕部の側面に関しても、従来に比べて面内ばらつきを小さくして精度良く加工でき、平坦面が占める割合をより多くすることができる。従って、圧電振動片の外表面に励振電極を設計通りに形成することができ、従来の方法で製造されたものに比べてＣＩ値をより低くすることができる。従って、高品質化、高性能化を図ることができる。

また、従来の方法では圧電振動片の外形加工が終了した後に、溝部の加工を行っているが、本発明に係る製造方法では、第１のエッチング工程時に、溝部の加工と同時に圧電振動片の外形加工を途中まで行っている。そのため、第２のエッチング工程で加工する圧電板のエッチング量をできるだけ少なくすることができる。よって、加工時間のかかるウェットエッチングに費やす時間を大幅に削減することができる。従って、効率良く生産することができ、生産性を高めて大量生産を可能にすることができる。また、効率良く生産できるので、低コスト化を図ることができる。
なお、一度に数十枚の圧電板しか取り扱えないドライエッチングを採用する欠点よりも、大量の圧電板を一度に取り扱うことができ、加工時間のかかるウェットエッチングに費やす時間を削減できる利点の方が、遥かに効果が高い。そのため、生産性を高めることができる。

また、本発明に係る圧電振動片の製造方法は、平行に配された一対の振動腕部と、該一対の振動腕部の基端側を一体的に固定する基部と、前記一対の振動腕部の両面に振動腕部の長手方向に沿ってそれぞれ形成された溝部と、前記一対の振動腕部の外表面上に形成され、一対の振動腕部を振動させる励振電極とを有する圧電振動片を、圧電材料からなる圧電板から製造する方法であって、前記圧電板の両面に保護膜をそれぞれ成膜する成膜工程と、前記保護膜を、前記圧電振動片の外形形状でパターニングする第１のパターニング工程と、パターニングされた前記保護膜をマスクとしてウェットエッチングにより前記圧電板をエッチング加工して、保護膜でマスクされていない領域を表面から所定の深さだけエッチングする第１のエッチング工程と、パターニングされた前記保護膜をさらにパターニングして、前記溝部の領域を空けた状態にする第２のパターニング工程と、再度パターニングされた前記保護膜をマスクとしてドライエッチングにより前記圧電板をエッチング加工して、前記溝部を形成すると共に、表面から所定の深さまでエッチングされた圧電板の残りの部分を完全に取り除き、前記一対の振動腕部及び前記基部を形成する第２のエッチング工程と、前記保護膜を除去する除去工程と、を行うことを特徴とするものである。

この発明に係る圧電振動片の製造方法においては、まず、水晶ウエハ等の圧電板の両面に、エッチング加工時に圧電板を保護する保護膜をそれぞれ成膜する成膜工程を行う。次いで、保護膜を、例えばフォトリソグラフィ技術によりパターニングするパターニング工程を行う。この際、圧電振動片の外形形状、即ち、一対の振動腕部及び基部の外形形状に沿ってパターニングする。次いで、このパターニングされた保護膜をマスクとして、ウェットエッチングにより圧電板の両面をそれぞれエッチング加工する第１のエッチング工程を行う。これにより、圧電板の両面において、保護膜でマスクされていない領域を表面から所定の深さだけ除去して、圧電振動片の外形形状を所定の深さ分だけ形作ることができる。

次いで、既にパターニングされている保護膜を、フォトリソグラフィ技術等を利用してさらにパターニングして、溝部の領域を空けた状態にする第２のパターニング工程を行う。これにより、溝部の形状で圧電板が露出した状態となる。次いで、この再度パターニングされた保護膜をマスクとして、ドライエッチングにより圧電板をエッチング加工する第２のエッチング加工を行う。これにより、溝部を形成することができる。またこの際、第１のエッチング工程で表面から所定の深さ分だけエッチングされた圧電板の残りの部分を完全に取り除く。つまり、圧電板の両面を貫通させる。これにより、一対の振動腕部及び基部を完全に形成することができ、基部に一対の振動腕部が一体的に固定された圧電振動片を得ることができる。そして最後に、保護膜を除去する除去工程を行う。これにより、一対の振動腕部の両面にそれぞれ溝部が形成された圧電振動片を製造することができる。

特に、溝部の加工をドライエッチングにより行っているので、従来に比べて面内ばらつきを小さくして精度良く加工でき、溝部の側面及び底面をいびつな形状ではなく、ともに平坦面にすることができる。しかも、圧電振動片の外形加工を途中からドライエッチングで行っているので、一対の振動腕部の側面に関しても、従来に比べて精度良く加工でき、平坦面が占める割合をより多くすることができる。従って、圧電振動片の外表面に励振電極を設計通りに形成することができ、従来の方法で製造されたものに比べてＣＩ値をより低くすることができる。従って、高品質化、高性能化を図ることができる。

また、従来の方法では圧電振動片の外形加工が終了した後に、溝部の加工を行っているが、本発明に係る製造方法では、第２のエッチング工程時に、溝部の加工と同時に圧電振動片の外形加工を行っている。そのため、第１のエッチング工程で加工する圧電板のエッチング量をできるだけ少なくすることができる。よって、加工時間のかかるウェットエッチングに費やす時間を大幅に削減することができる。従って、効率良く生産することができ、生産性を高めて大量生産を可能にすることができる。また、効率良く生産できるので、低コスト化を図ることができる。
なお、一度に数十枚の圧電板しか取り扱えないドライエッチングを採用する欠点よりも、大量の圧電板を一度に取り扱うことができ、加工時間のかかるウェットエッチングに費やす時間を削減できる利点の方が、遥かに効果が高い。そのため、生産性を高めることができる。

また、本発明に係る圧電振動片の製造方法は、平行に配された一対の振動腕部と、該一対の振動腕部の基端側を一体的に固定する基部と、前記一対の振動腕部の両面に振動腕部の長手方向に沿ってそれぞれ形成された溝部と、前記一対の振動腕部の外表面上に形成され、一対の振動腕部を振動させる励振電極とを有する圧電振動片を、圧電材料からなる圧電板から製造する方法であって、前記圧電板の両面に保護膜をそれぞれ成膜する成膜工程と、前記保護膜を、前記圧電振動片の外形形状でパターニングするパターニング工程と、パターニングされた前記保護膜上に、前記溝部の領域を空けた状態でパターニングされたレジスト膜を重ねて形成するレジスト膜形成工程と、パターニングされた前記保護膜をマスクとしてウェットエッチングにより前記圧電板をエッチング加工して、保護膜でマスクされていない領域を表面から所定の深さだけエッチングする第１のエッチング工程と、前記レジスト膜をマスクとしてパターニングされた前記保護膜の一部を除去して、該保護膜を前記溝部の領域を空けた状態にする第１の除去工程と、前記溝部の領域が空いた前記保護膜をマスクとしてドライエッチングにより前記圧電板をエッチング加工して、前記溝部を形成すると共に表面から所定の深さまでエッチングされた圧電板の残りの部分を完全に取り除き、前記一対の振動腕部及び前記基部を形成する第２のエッチング工程と、前記保護膜及び前記レジスト膜を除去する第２の除去工程と、を行うことを特徴とするものである。

この発明に係る圧電振動片の製造方法においては、まず、水晶ウエハ等の圧電板の両面に、エッチング加工時に圧電板を保護する保護膜をそれぞれ成膜する成膜工程を行う。次に、この保護膜を、例えばフォトリソグラフィ技術によりパターニングするパターニング工程を行う。この際、圧電振動片の外形形状、即ち、一対の振動腕部及び基部の外形形状に沿ってパターニングする。次いで、このパターニングされた第１の保護膜上に、溝部の領域を空けた状態でパターニングされたレジスト膜を重ねて形成するレジスト膜形成工程を行う。この工程を行った時点で、パターニングされた保護膜は、溝部の領域が露出した状態となっている。

次いで、パターニングされた保護膜をマスクとして、ウェットエッチングにより圧電板の両面をそれぞれエッチング加工する第１のエッチング工程を行う。これにより、圧電板の両面において、保護膜でマスクされていない領域を表面から所定の深さだけ除去して、圧電振動片の外形形状を所定の深さ分だけ形作ることができる。次いで、保護膜に重ねて形成されたレジスト膜をマスクとしてパターニングされた保護膜の一部を除去して、溝部の領域を空けた状態にする第１の除去工程を行う。これにより、溝部の形状で圧電板が露出した状態となる。

次いで、溝部の領域が空いた保護膜をマスクとして、ドライエッチングにより圧電板をエッチング加工する第２のエッチング加工を行う。これにより、溝部を形成することができる。またこの際、第１のエッチング工程で表面から所定の深さ分だけエッチングされた圧電板の残りの部分を完全に取り除く。つまり、圧電板の両面を貫通させる。これにより、一対の振動腕部及び基部を完全に形成することができ、基部に一対の振動腕部が一体的に固定された圧電振動片を得ることができる。そして最後に、保護膜及びレジスト膜を除去する第２の除去工程を行う。これにより、一対の振動腕部の両面にそれぞれ溝部が形成された圧電振動片を製造することができる。

また、本発明に係る圧電振動片は、平行に配された一対の振動腕部と、該一対の振動腕部の基端側を一体的に固定する基部と、前記一対の振動腕部の両面に、該振動腕部の長手方向に沿ってそれぞれ形成された溝部と、前記一対の振動腕部の外表面上に形成され、一対の振動腕部を振動させる励振電極と、を備え、前記溝部が、圧電材料からなる圧電板から、ドライエッチングによりエッチング加工されており、前記一対の振動腕部及び前記基部が、前記圧電板から、ドライエッチング及びウェットエッチングの異なる２つのエッチング加工をそれぞれ順番に行って形成されていることを特徴とするものである。

この発明に係る圧電振動片においては、溝部がドライエッチングによりエッチング加工されているので、精度良く加工されて、側面及び底面がいびつな形状ではなく、ともに平坦面となっている。また、一対の振動腕部及び基部は、ドライエッチング及びウェットエッチングの異なる２つのエッチング加工をそれぞれ順番に行って形成されているので、従来のウェットエッチングだけによる方法に比べて精度良く加工されて平坦面が占める割合がより多くなっている。なお、一対の振動腕部及び基部は、ドライエッチングの後にウェットエッチングの順番、或いは、ウェットエッチングの後にドライエッチングの順番のいずれかの順番で形成されている。

上述したように、溝部及び一対の振動腕部のいずれもが、面内ばらつきが小さく精度良く形成されているので、高品質化を図ることができる。また、圧電振動片の外表面（溝部を含む外表面）に形成された励振電極に関しても高精度に形成されている。そのため、従来のものに比べてＣＩ値をより低くすることができ、高性能化を図ることができる。

また、本発明に係る圧電振動子は、上記本発明の圧電振動片を備えることを特徴とするものである。

この発明に係る圧電振動子においては、上述した圧電振動片を有しているので、同様に高品質化、高性能化を図ることができる。このような圧電振動子としては、例えば、シリンダパッケージタイプの圧電振動子や箱型のセラミックパッケージタイプの圧電振動子である。

また、本発明に係る発振器は、上記本発明の圧電振動子が、発振子として集積回路に電気的に接続されていることを特徴とするものである。
また、本発明に係る電子機器は、上記本発明の圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴とするものである。
また、本発明に係る電波時計は、上記本発明の圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されていることを特徴とするものである。

この発明に係る発振器、電子機器及び電波時計においては、上述した圧電振動子を有しているので、同様に高品質化、高性能化を図ることができる。

本発明に係る圧電振動片の製造方法によれば、ＣＩ値が低く、高品質化及び高性能化された圧電振動片を、効率良く生産することができ、低コストで大量生産を実現することができる。
また、本発明に係る圧電振動片によれば、従来のものに比べてＣＩ値を低くすることができ、高品質化及び高性能化を図ることができる。
また、本発明に係る圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計によれば、同様に高品質化、高性能化を図ることができる。

（第１実施形態）
以下、本発明に係る圧電振動片及び該圧電振動片の製造方法の第１実施形態を、図１から図１５を参照して説明する。
本実施形態の圧電振動片１は、図１から図３に示すように、平行に配置された一対の振動腕部２、３と、一対の振動腕部２、３の基端側を一体的に固定する基部４と、一対の振動腕部２、３の両面にそれぞれ形成された溝部５と、溝部５を含む一対の振動腕部２、３の外表面上に形成され、一対の振動腕部２、３を振動させる第１の励振電極６と第２の励振電極７とからなる励振電極８と、両励振電極６、７に電気的に接続されたマウント電極９、１０とを備えている。

上記溝部５は、図４に示すように、一対の振動腕部２、３の長手方向Ｘに沿ってそれぞれ形成されており、振動腕部２、３の基端側から略中間付近まで形成されている。なお、図４においては、各電極を省略して図示している。

第１の励振電極６と第２の励振電極７とからなる励振電極８は、一対の振動腕部２、３を互いに接近又は離間する方向に所定の共振周波数で振動させる電極であり、一対の振動腕部２、３の外表面にそれぞれ電気的に切り離された状態でパターニングされて形成されている。具体的には、図３に示すように、第１の励振電極６が、一方の振動腕部２の溝部５上と、他方の振動腕部３の両側面上とに主に形成され、第２の励振電極７が、一方の振動腕部２の両側面上と他方の振動腕部３の溝部５上とに主に形成されている。

また、第１の励振電極６及び第２の励振電極７は、図１及び図２に示すように、基部４の両面において、それぞれ引き出し電極１１、１２を介してマウント電極９、１０に電気的に接続されている。そして圧電振動片１は、このマウント電極９、１０を介して電圧が印加されるようになっている。
なお、励振電極８、マウント電極９、１０及び引き出し電極１１、１２は、例えば、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）やチタン（Ｔｉ）等の導電性膜の被膜により形成されたものである。

また、一対の振動腕部２、３の先端には、自身の振動状態を所定の周波数の範囲内で振動するように調整（周波数調整）を行うための重り金属膜１３が被膜されている。なお、この重り金属膜１３は、周波数を粗く調整する際に使用される粗調膜１３ａと、微小に調整する際に使用される微調膜１３ｂとに分かれている。これら粗調膜１３ａ及び微調膜１３ｂを利用して周波数調整を行うことで、一対の振動腕部２、３の周波数をデバイスの公称周波数の範囲内に収めることができる。

このように構成された圧電振動片１は、図４に示すように、水晶、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等の圧電材料からなる圧電板２０から製造されている。この際、溝部５は、圧電板２０をドライエッチングによるエッチング加工によって製造されたものである。また、一対の振動腕部２、３及び基部４は、圧電板２０をドライエッチング及びウェットエッチングの異なる２つのエッチング加工をそれぞれ順番に行って製造されたものである。この製造方法については、後に詳細に説明する。

また、圧電振動片１の寸法例としては、図４に示すように、幅Ｗが約０．５ｍｍ〜０．６ｍｍ、全長Ｌが約２．０ｍｍ〜３．２ｍｍ、厚みＴが約０．１０ｍｍである。また、励振電極８等の各電極は、例えば、圧電板２０が水晶である場合には、クロム（Ｃｒ）と金（Ａｕ）との積層膜であり、水晶と密着性の良いクロム膜を下地として成膜した後に、表面に金の薄膜を施したものである。なお、この場合に限られず、例えば、クロムとニクロム（ＮｉＣｒ）の積層膜の表面にさらに金の薄膜を積層しても構わない。

上述した圧電振動片１を作動させる場合には、マウント電極９、１０に所定の駆動電圧を印加する。これにより、引き出し電極１１、１２を介して、第１の励振電極６と第２の励振電極７とからなる励振電極８に電流を流すことができ、一対の振動腕部２、３を接近・離間させる方向に所定の周波数で振動させることができる。そして、この一対の振動腕部２、３の振動を利用して、時刻源、制御信号のタイミング源やリファレンス信号源等として利用することができる。

次に、上述した圧電振動片１の製造方法について、図５に示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。
本実施形態の製造方法は、成膜工程と、パターニング工程と、第１のエッチング工程と、保護工程と、第２のエッチング工程と、除去工程とを順番に行って、圧電板２０から一度に複数の圧電振動片１を製造する方法である。これら各工程について、以下に詳細に説明する。

まず、水晶ウエハ等の圧電板２０を準備する（Ｓ１）。次いで、圧電板２０の両面に、図６に示すように、エッチング加工時に圧電板２０を保護するエッチング保護膜（第１の保護膜）２１をそれぞれ成膜する（Ｓ２）成膜工程を行う。このエッチング保護膜２１としては、例えば、クロム（Ｃｒ）を数μｍ成膜する。

次いで、エッチング保護膜２１を、溝部５の領域を空けた状態で圧電振動片１の外形形状にパターニングする（Ｓ３）パターニング工程を行う。詳細には、まずエッチング保護膜２１上に図示しないフォトレジスト膜を、フォトリソグラフィ技術によってパターニングする。この際、溝部５及び圧電振動片１の周囲を囲むようにパターニングする。そして、このフォトレジスト膜をマスクとしてエッチング加工（例えば、ウェットエッチング）を行い、マスクされていないエッチング保護膜２１を選択的に除去する。そして、エッチング加工後にフォトレジスト膜を除去する。これにより、図７及び図８に示すように、エッチング保護膜２１を上述した形状にパターニングすることができる。つまり、溝部５の領域を空けた状態で圧電振動片１の外形形状、即ち、一対の振動腕部２、３及び基部４の外形形状に沿ってパターニングすることができる。またこの際、複数の圧電振動片１の数だけパターニングしておく。

次いで、パターニングされたエッチング保護膜２１をマスクとして、フッ素系のガスによるドライエッチングにより圧電板２０の両面をそれぞれエッチング加工する（Ｓ４）第１のエッチング工程を行う。この際、圧電板２０を溝部５の深さｈ１だけエッチング加工を行う。これにより、図９に示すように、圧電板２０の両面に溝部５を形成することができると共に、エッチング保護膜２１でマスクされていない領域を表面から溝部５の深さｈ１だけ除去して、圧電振動片１の外形形状を溝部５の深さｈ１分だけ形作ることができる。

なお、第１のエッチング工程でエッチング加工が行われた部分は、図９に示すように、エッチング保護膜２１でマスクされずに露出した状態となっている。そこで、この露出している部分のうち溝部５だけに、エッチング加工時に圧電板２０を保護するエッチング保護膜（第２の保護膜）２２を成膜する（Ｓ５）成膜工程を行う。詳細には、図１０に示すように、まず圧電板２０の両面にそれぞれエッチング保護膜２２を成膜する。このエッチング保護膜２２は、例えば、樹脂系のフォトレジスト膜であり、スプレーコートや、スプレーコートとスピンコートとを組み合わせて実施することで成膜を行う。この際、本実施形態では、圧電板２０だけでなく、先に成膜したエッチング保護膜２１が完全に隠れるまでエッチング保護膜２２の成膜を行う。

次いで、成膜したエッチング保護膜２２を、エッチング保護膜２１のパターニング時と同様に、図示しないフォトレジスト膜を利用したフォトリソグラフィ技術によってパターニングして（Ｓ６）、図１１に示すように溝部５の部分だけに残った状態にする。これにより、圧電板２０は、圧電振動片１の周囲を囲む領域だけが露出した状態となる。
なお、本実施形態では、一旦圧電板２０の全面にエッチング保護膜２２を成膜した後、パターニングすることでエッチング保護膜２２を溝部５だけに成膜したが、この場合に限られず、例えば溝部５の部分だけ開口した図示しないマスクを圧電板２０に重ねた後、該マスクを介してエッチング保護膜２２を成膜しても構わない。この場合であっても、溝部５だけにエッチング保護膜２２を成膜することができる。いずれにしても、溝部５だけにエッチング保護膜２２を成膜できれば、その方法は何でも構わない。

次いで、先に成膜したエッチング保護膜２１と後に成膜したエッチング保護膜２２とをマスクとして、フッ酸等によるウェットエッチングにより圧電板２０をエッチング加工する（Ｓ７）第２のエッチング加工を行う。この際、第１のエッチング工程で表面から溝部５の深さｈ１分だけエッチングされた圧電板２０の残りの部分を完全に取り除く。つまり、圧電板２０の両面を貫通させる。これにより、図１２に示すように、一対の振動腕部２、３及び基部４を完全に形成することができ、基部４に一対の振動腕部２、３が一体的に固定された圧電振動片１を得ることができる。

そして、図１３に示すように、最後にエッチング保護膜２１、２２をそれぞれ除去する（Ｓ８）除去工程を行う。これにより、一対の振動腕部２、３の両面にそれぞれ溝部５が形成された、図４に示す圧電振動片１を製造することができる。

次に、励振電極８、引き出し電極１１、１２及びマウント電極９、１０をそれぞれ形成する（Ｓ９）電極形成工程を行う。詳細には、圧電振動片１の外表面上に、図１４に示すように、後に励振電極８、引き出し電極１１、１２及びマウント電極９、１０となる導電性膜２３を成膜すると共に、該導電性膜２３上にポジ型のフォトレジスト膜２４を成膜する。次いで、所定の大きさの開口部２５ａが形成されたフォトマスク２５を、フォトレジスト膜２４上に位置させる。この際、開口部２５ａが溝部５を挟んだ振動腕部２、３上にそれぞれ位置するように、フォトマスク２５を正確に位置決めする。次いで、フォトマスク２５の上方から平行光Ｌを照射し、開口部２５ａを通じてフォトレジスト膜２４を露光する。この際、フォトレジスト膜２４は、開口部２５ａが形成された領域のみ露光された状態となる。

次いで、フォトマスク２５ａを取り除いた後、フォトレジスト膜２４の現像を行う。これにより、図１５に示すように、フォトレジスト膜２４は、露光された領域のみが除去された状態となる。そして、このフォトレジスト膜２４をマスクとして導電性膜２３をエッチング加工した後、フォトレジスト膜２４を除去する。これにより、図３に示すように、極性の異なる２つの励振電極８を、溝部５を含む振動腕部２、３の外表面上に形成することができる。また、同じタイミングで引き出し電極１１、１２、マウント電極９、１０及び重り金属膜１３に関しても、導電性膜２３からそれぞれ形成することができる。その結果、図１から図３に示す圧電振動片１を製造することができる。

特に、本実施形態の製造方法によれば、溝部５の加工をドライエッチングにより行っているので、精度良く加工でき、溝部５の側面及び底面をいびつな形状ではなく、ともに平坦面にすることができる。しかも、圧電振動片１の外形加工の途中までに関してもドライエッチングで行っているので、一対の振動腕部２、３の側面に関しても従来に比べて面内ばらつきを小さくして精度良く加工でき、平坦面が占める割合をより多くすることができる。従って、圧電振動片１の外表面に励振電極８を設計通りに形成することができる。
即ち、図３に示すように、溝部５の側面に形成された一方の励振電極６（７）と、振動腕部２、３の側面に形成された他方の励振電極７（６）とを、従来のものに比べてより正確に対向させた位置関係にすることができる。そのため、従来の方法で製造されたものに比べてＣＩ値をより低くすることができる。従って、高品質化、高性能化を図ることができる。
また、従来よりも高精度に溝部５及び圧電振動片１の外形を加工できるので、追加エッチングを行う必要がない。特に、従来の方法では、一対の振動腕部２、３の付け根の部分（股部）に、ヒレ状の突起部がエッチング加工後に残ってしまうことがあったが、本実施形態の製造方法によれば、そのようなことがない。そのため、電極を形成した後、股部におけるショートをなくすことができる。

また、従来方法では、圧電振動片１の外形加工が終了した後に、溝部５の加工を行っていたが、上述したように本実施形態の製造方法では、第１のエッチング工程時に溝部５の加工と同時に圧電振動片１の外形加工を途中まで行っている。そのため、第２のエッチング工程で加工する圧電板２０のエッチング量をできるだけ少なくすることができる。よって、加工時間のかかるウェットエッチングに費やす時間を大幅に削減することができる。従って、効率良く生産することができ、生産性を高めて大量生産を可能にすることができる。また、効率良く生産できるので、低コスト化を図ることができる。

なお、一度に数十枚の圧電板２０しか取り扱えないドライエッチングを採用する欠点よりも、大量の圧電板２０を一度に取り扱うことができ、加工時間のかかるウェットエッチングに費やす時間を削減できる利点の方が遥かに効果が高い、そのため、生産性を高めることができる。

また、エッチング保護膜２２をパターニングする際に、先に成膜したエッチング保護膜２１をそのままの状態にしている。つまり、溝部５の形状及び圧電振動片１の外形形状に正確に一致しているエッチング保護膜２１をそのままの状態にしている。よって、位置合わせに余裕をもたせながらエッチング保護膜２２をパターニングすることができる。仮に、先に成膜したエッチング保護膜２１を除去してしまった場合には、２回目のエッチング保護膜２２を圧電振動片１上に正確に位置合わせしながらパターニングする必要がある。しかしながら、先に成膜したエッチング保護膜２１を残しているので、エッチング保護膜２２をパターニングする際には、圧電振動片１の外形形状に正確に位置合わせする必要が無い。この点においても、製造し易く、生産性を高めることができる。特に、圧電振動片１のサイズが小型になるほど位置合わせがより困難になるので、位置合わせに若干の余裕を与える本実施形態の製造方法の効果はより顕著となる。

上述したように、本実施形態の製造方法によれば、ＣＩ値が低く、高品質化及び高性能化された圧電振動片１を効率良く生産することができ、低コストで大量生産を実現することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る圧電振動片の第２実施形態を、図１６から図２５を参照して説明する。なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、圧電板２０をエッチング加工する際に、先にドライエッチングを行った後、ウェットエッチングを行う順番であったが、第２実施形態では、先にウェットエッチングを行った後に、ドライエッチングを行う順番で製造する点である。

本実施形態の圧電振動片１の製造方法は、成膜工程と、第１のパターニング工程と、第１のエッチング工程と、第２のパターニング工程と、第２のエッチング工程と、除去工程とを順番に行って、圧電板２０から一度に複数の圧電振動片１を製造する方法である。これら各工程について、図１６に示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。

まず、第１実施形態と同様に、圧電板２０を準備する（Ｓ１）と共に、圧電板２０の両面に、図１７に示すようにエッチング保護膜（保護膜）３０をそれぞれ成膜する（Ｓ１１）成膜工程を行う。次いで、エッチング保護膜３０を、圧電振動片１の外形形状でパターニングする（Ｓ１２）第１のパターニング工程を行う。詳細には、まずエッチング保護膜３０上に図示しないフォトレジスト膜を、フォトリソグラフィ技術によってパターニングする。この際、圧電振動片１の周囲を囲むようにパターニングする。そして、このフォトレジスト膜をマスクとしてエッチング加工（例えば、ウェットエッチング）を行い、マスクされていないエッチング保護膜３０を選択的に除去する。そして、エッチング加工後にフォトレジスト膜を除去する。これにより、図１８及び図１９に示すように、エッチング保護膜３０を上述した形状にパターニングすることができる。つまり、圧電振動片１の外形形状、即ち、一対の振動腕部２、３及び基部４の外形形状に沿ってパターニングすることができる。またこの際、複数の圧電振動片１の数だけパターニングを行う。

次いで、パターニングされたエッチング保護膜３０をマスクとして、フッ酸等によるウェットエッチングにより圧電板２０の両面をそれぞれエッチング加工する（Ｓ１３）第１のエッチング工程を行う。この際、圧電板２０を所定の深さｈ２だけエッチング加工を行う。これにより、図２０に示すように、圧電板２０の両面において、エッチング保護膜３０でマスクされていない領域を表面から所定の深さｈ２だけ除去して、圧電振動片１の外形形状を所定の深さｈ２分だけ形作ることができる。

次いで、既にパターニングされているエッチング保護膜３０をさらにパターニング（Ｓ１４）して、溝部５の領域を空けた状態にする第２のパターニング工程を行う。詳細には、まず図２１に示すように、エッチング保護膜３０上にフォトレジスト膜３１をスプレー塗布等により成膜する。そして、このフォトレジスト膜３１を、フォトリソグラフィ技術によってパターニングする。この際、図２２に示すように、溝部５の領域を空けた状態で圧電振動片１の外形形状に沿ってパターニングする。そして、パターニングされたフォトレジスト膜３１をマスクとしてエッチング加工を行い、マスクされていないエッチング保護膜３０を選択的に除去する。そして、エッチング加工後にフォトレジスト膜３１を除去する。これにより、図２３に示すように、既にパターニングされたエッチング保護膜３０を、溝部５の領域を空けた状態でさらにパターニングすることができる。

次いで、この再度パターニングされたエッチング保護膜３０をマスクとして、フッ素系のガスによるドライエッチングにより圧電板２０をエッチング加工する（Ｓ１５）第２のエッチング加工を行う。これにより、図２４に示すように、溝部５を形成することができる。またこの際、第１のエッチング工程で表面から所定の深さｈ２分だけエッチングされた圧電板２０の残りの部分を完全に取り除く。つまり、圧電板２０の両面を貫通させる。これにより、一対の振動腕部２、３及び基部４を完全に形成することができ、基部４に一対の振動腕部２、３が一体的に固定された圧電振動片１を得ることができる。

そして、図２５に示すように、最後にエッチング保護膜３０を除去する（Ｓ１６）除去工程を行う。これにより、一対の振動腕部２、３の両面にそれぞれ溝部５が形成された、図４に示す圧電振動片１を製造することができる。その後、第１実施形態と同様に電極形成工程を行って（Ｓ９）、励振電極８、引き出し電極１１、１２、マウント電極９、１０及び重り金属膜１３をそれぞれ形成する。その結果、図１から図３に示す圧電振動片１を製造することができる。

上述したように、ウェットエッチングを先に行い、その後ドライエッチングを行う順番であっても、圧電振動片１を製造することができる。しかも、本実施形態の方法であっても、溝部５の加工はドライエッチングで行っている。そのため、第１実施形態と同様に、精度良く加工でき、溝部５の側面及び底面をいびつな形状ではなく、ともに平坦面にすることができる。また、圧電振動片１の外形加工を途中からドライエッチングで行っているので、一対の振動腕部２、３の側面に関しても従来に比べて精度良く加工でき、平坦面が占める割合をより多くすることができる。
従って、第１実施形態と同様に、圧電振動片１の外表面に励振電極８を設計通りに形成することができ、従来の方法で製造されたものに比べてＣＩ値をより低くすることができる。従って、高品質化、高性能化を図ることができる。

また、本実施形態の製造方法では、第２のエッチング工程時に、溝部５の加工と同時に圧電振動片１の外形加工を行っている。そのため、第１のエッチング工程で加工する圧電板２０のエッチング量をできるだけ少なくすることができる。よって、加工時間のかかるウェットエッチングに費やす時間を大幅に削減することができる。従って、第１実施形態と同様に、効率良く生産することができ、生産性を高めて大量生産を可能にすることができる。また、効率良く生産できるので、低コスト化を図ることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明に係る圧電振動片の第３実施形態を、図２６から図３５を参照して説明する。なお、この第３実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第３実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、圧電板２０をエッチング加工する際に、先にドライエッチングを行った後、ウェットエッチングを行う順番であったが、第３実施形態では、先にウェットエッチングを行った後に、ドライエッチングを行う順番で製造する点である。

本実施形態の圧電振動片１の製造方法は、成膜工程と、パターニング工程と、レジスト膜形成工程と、第１のエッチング工程と、第１の除去工程と、第２のエッチング工程と、第２の除去工程とを順番に行って、圧電板２０から一度に複数の圧電振動片１を製造する方法である。これら各工程について、図２６に示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。

まず、第１実施形態と同様に、圧電板２０を準備する（Ｓ１）と共に、圧電板２０の両面に、図２７に示すように、エッチング加工時に圧電板２０を保護するエッチング保護膜（保護膜）３５をそれぞれ成膜する（Ｓ２０）成膜工程を行う。次いで、このエッチング保護膜３５を、圧電振動片１の外形形状でパターニングする（Ｓ２１）パターニング工程を行う。詳細には、まずエッチング保護膜３５上に図示しないフォトレジスト膜を、フォトリソグラフィ技術によってパターニングする。この際、圧電振動片１の周囲を囲むようにパターニングする。そして、このフォトレジスト膜をマスクとしてエッチング加工（例えば、ウェットエッチング）を行い、マスクされていないエッチング保護膜３５を選択的に除去する。そして、エッチング加工後にフォトレジスト膜を除去する。これにより、図２８及び図２９に示すように、エッチング保護膜３５を上述した形状にパターニングすることができる。つまり、圧電振動片１の外形形状、即ち、一対の振動腕部２、３及び基部４の外形形状に沿ってパターニングすることができる。またこの際、複数の圧電振動片１の数だけパターニングを行う。

次いで、パターニングされたエッチング保護膜３５上に、溝部５の領域を空けた状態でパターニングされたフォトレジスト膜（レジスト膜）３６を重ねて形成する（Ｓ２２）レジスト膜形成工程を行う。
詳細には、図３０に示すように、まず圧電板２０の両面にそれぞれフォトレジスト膜３６をスプレー塗布等により成膜する。これにより、圧電板２０及びエッチング保護膜３６上に均等にフォトレジスト膜３６が成膜される。そして、このフォトレジスト膜３６を、フォトリソグラフィ技術によってパターニングする。この際、図３１に示すように、溝部５の領域が空いた状態で、エッチング保護膜３５上だけに残るようにパターニングする。この工程により、パターニングされたエッチング保護膜３５は、溝部５の領域が空いた状態となる。

次いで、パターニングされたエッチング保護膜３５をマスクとして、フッ酸等によるウェットエッチングにより圧電板２０の両面をそれぞれエッチング加工する（Ｓ２３）第１のエッチング工程を行う。この際、圧電板２０を所定の深さｈ３だけエッチング加工を行う。これにより、図３２に示すように、圧電板２０の両面において、エッチング保護膜３５でマスクされていない領域を表面から所定の深さｈ３だけ除去して、圧電振動片１の外形形状を所定の深さｈ３分だけ形作ることができる。

次いで、エッチング保護膜３５に重ねて形成されたフォトレジスト膜３６をマスクとしてエッチング保護膜３５の一部を選択的に除去する（Ｓ２４）第１の除去工程を行う。これにより、図３３に示すように、パターニングされたエッチング保護膜３５は、溝部５の領域が空いた状態となる。そのため、圧電板２についても同様に溝部５の領域が露出した状態となる。
次いで、溝部５の領域が空いたエッチング保護膜３５をマスクとして、フッ素系のガスによるドライエッチングにより圧電板２０をエッチング加工する（Ｓ２５）第２のエッチング加工を行う。これにより、図３４に示すように、溝部５を形成することができる。またこの際、第１のエッチング工程で表面から所定の深さｈ３分だけエッチングされた圧電板２０の残りの部分を完全に取り除く。つまり、圧電板２０の両面を貫通させる。これにより、一対の振動腕部２、３及び基部４を完全に形成することができ、基部４に一対の振動腕部２、３が一体的に固定された圧電振動片１を得ることができる。

そして、図３５に示すように、最後にエッチング保護膜３５及びフォトレジスト膜３６を除去する（Ｓ２６）除去工程を行う。これにより、一対の振動腕部２、３の両面にそれぞれ溝部５が形成された、図４に示す圧電振動片１を製造することができる。その後、第１実施形態と同様に電極形成工程を行って（Ｓ９）、励振電極８、引き出し電極１１、１２、マウント電極９、１０及び重り金属膜１３をそれぞれ形成する。その結果、図１から図３に示す圧電振動片１を製造することができる。

次に、本発明に係る圧電振動片を有する圧電振動子の一実施形態について、図３６を参照して説明する。なお、本実施形態では、圧電振動子として、シリンダパッケージタイプの圧電振動子を例にして説明する。
本実施形態の圧電振動子４０は、図３６に示すように、圧電振動片１と、気密端子４１と、圧電振動片１を内部に封止した状態で気密端子４１に接合されたケース４２とを備えている。

気密端子４１は、環状のステム４３と、該ステム４３を貫くように配され、圧電振動片１の両マウント電極９、１０に電気的及び物理的にそれぞれ接続された２本のリード４４と、該リード４４とステム４３とを絶縁状態で一体的に固定すると共にケース４２内を密封させる充填材４５とで構成されている。
上記ステム４３は、金属材料（例えば、低炭素鋼（Ｆｅ）、鉄ニッケル合金（Ｆｅ−Ｎｉ）、鉄ニッケルコバルト合金（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ））で環状に形成されたものである。なお、ステム４３の外周には、耐熱ハンダメッキや、錫銅合金や金錫合金等の図示しない金属膜が被膜されている。また、上記充填材４５の材料としては、例えば、ホウ珪酸ガラスである。また、２本のリード４４は、ケース４２内に突出している部分がインナーリード４４ａとなり、ケース４２外に突出している部分がアウターリード４４ｂとなっている。そして、このアウターリード４４ｂが、外部接続端子として機能するようになっている。

上記ケース４２は、ステム４３の外周に対して圧入されて、嵌合固定されている。具体的には、ステム４３の外周に被膜された金属膜を介在させて、ケース４２とステム４３とが冷間圧接により固定されている。このケース４２の圧入は、真空雰囲気下で行われているため、ケース４２内の圧電振動片１を囲む空間は、真空に保たれた状態で密閉されている。

このように構成されたシリンダパッケージタイプの圧電振動子４０によれば、より高品質化及び高性能化された圧電振動片１を有しているので、圧電振動子４０自体についても高品質化及び高性能化を図ることができる。特に、ケース４２内を真空状態にすることができるので、一対の振動腕部２、３の振動効率を向上することができる。

次に、本発明に係る圧電振動片１を有する圧電振動子の他の例について、図３７及び図３８を参照して説明する。なお、本実施形態では、圧電振動子として、圧電振動片１を蓋付きの箱の中に固定したセラミックパッケージタイプの圧電振動子５０を例にして説明する。

本実施形態の圧電振動子５０は、図３７及び図３８に示すように、圧電振動片１、ベース５１及び金属或いはガラスからなるリッド５２によって構成されている。圧電振動片１の基部４は、ベース５１の接合部５１ａに導電性接着剤５３で固着されて固定されている。また、ベース５１は、蓋となるリッド５２により、真空中で電子ビーム溶接や真空シーム溶接、或いは、低融点ガラスや共晶金属による接合等の各種手段を用いて真空気密封止されている。また、圧電振動片１の基部４上に形成されたマウント電極９、１０は、接合部５１ａを通して図示しない内部接続によりベース５１の外側の外部電極５４と電気的に接続されている。

このように構成されたセラミックパッケージタイプの圧電振動子５０においても、より高品質化及び高性能化された圧電振動片１を有しているので、圧電振動子５０自体についても高品質化及び高性能化を図ることができる。また、ベース５１とリッド５２とで囲まれた空間を真空状態にすることができるので、同様に一対の振動腕部２、３の振動効率を向上することができる。

次に、本発明に係る発振器の一実施形態について、図３９を参照しながら説明する。なお、本実施形態では、圧電振動片１を有する圧電振動子４０を備えた発振器６０を例に挙げて説明する。
本実施形態の発振器６０は、図３９に示すように、圧電振動子４０を、集積回路６１に電気的に接続された発振子として構成したものである。この発振器６０は、コンデンサ等の電子部品６２が実装された基板６３を備えている。基板６３には、発振器６０用の上記集積回路６１が実装されており、この集積回路６１の近傍に、圧電振動子４０の圧電振動片１が実装されている。これら電子部品６２、集積回路６１及び圧電振動子４０は、図示しない配線パターンによってそれぞれ電気的に接続されている。なお、各構成部品は、図示しない樹脂によりモールドされている。

このように構成された発振器６０において、圧電振動子４０に電圧を印加すると、該圧電振動子４０内の圧電振動片１が振動する。この振動は、圧電振動片１が有する圧電特性により電気信号に変換されて、集積回路６１に電気信号として入力される。入力された電気信号は、集積回路６１によって各種処理がなされ、周波数信号として出力される。これにより、圧電振動子４０が発振子として機能する。
また、集積回路６１の構成を、例えば、ＲＴＣ（リアルタイムクロック）モジュール等を要求に応じて選択的に設定することで、時計用単機能発振器６０等の他、当該機器や外部機器の動作日や時刻を制御したり、時刻やカレンダー等を提供したりする機能を付加することができる。

本実施形態の発振器６０によれば、高品質化及び高性能化が図られた圧電振動子４０を備えているので、発振器６０自体の高品質化及び高性能化を図ることができ、製品の信頼性を向上することができる。さらにこれに加え、長期にわたって安定した高精度な周波数信号を得ることができる。

次に、本発明に係る電子機器の一実施形態について、図４０を参照して説明する。なお電子機器として、圧電振動片１を有する圧電振動子４０を備えた携帯情報機器７０を例に挙げて説明する。
始めに本実施形態の携帯情報機器７０は、例えば、携帯電話に代表されるものであり、従来技術における腕時計を発展、改良したものである。外観は腕時計に類似し、文字盤に相当する部分に液晶ディスプレイを配し、この画面上に現在の時刻等を表示させることができるものである。また、通信機として利用する場合には、手首から外し、バンドの内側部分に内蔵されたスピーカ及びマイクロフォンによって、従来技術の携帯電話と同様の通信を行うことが可能である。しかしながら、従来の携帯電話と比較して、格段に小型化及び軽量化されている。

次に、本実施形態の携帯情報機器７０の構成について説明する。この携帯情報機器７０は、図４０に示すように、圧電振動子４０と、電力を供給するための電源部７１とを備えている。電源部７１は、例えば、リチウム二次電池からなっている。この電源部７１には、各種制御を行う制御部７２と、時刻等のカウントを行う計時部７３と、外部との通信を行う通信部７４と、各種情報を表示する表示部７５と、それぞれの機能部の電圧を検出する電圧検出部７６とが並列に接続されている。そして、電源部７１によって、各機能部に電力が供給されるようになっている。

制御部７２は、各機能部を制御して音声データの送信及び受信、現在時刻の計測や表示等、システム全体の動作制御を行う。また、制御部７２は、予めプログラムが書き込まれたＲＯＭと、該ＲＯＭに書き込まれたプログラムを読み出して実行するＣＰＵと、該ＣＰＵのワークエリアとして使用されるＲＡＭ等とを備えている。

計時部７３は、発振回路、レジスタ回路、カウンタ回路及びインターフェース回路等を内蔵する集積回路と、圧電振動子４０とを備えている。圧電振動子４０に電圧を印加すると圧電振動片１が振動し、該振動が水晶の有する圧電特性により電気信号に変換されて、発振回路に電気信号として入力される。発振回路の出力は二値化され、レジスタ回路とカウンタ回路とにより計数される。そして、インターフェース回路を介して、制御部７２と信号の送受信が行われ、表示部７５に、現在時刻や現在日付或いはカレンダー情報等が表示される。

通信部７４は、従来の携帯電話と同様の機能を有し、無線部７７、音声処理部７８、切替部７９、増幅部８０、音声入出力部８１、電話番号入力部８２、着信音発生部８３及び呼制御メモリ部８４を備えている。
無線部７７は、音声データ等の各種データを、アンテナ８５を介して基地局と送受信のやりとりを行う。音声処理部７８は、無線部７７又は増幅部８０から入力された音声信号を符号化及び複号化する。増幅部８０は、音声処理部７８又は音声入出力部８１から入力された信号を、所定のレベルまで増幅する。音声入出力部８１は、スピーカやマイクロフォン等からなり、着信音や受話音声を拡声したり、音声を集音したりする。

また、着信音発生部８３は、基地局からの呼び出しに応じて着信音を生成する。切替部７９は、着信時に限って、音声処理部７８に接続されている増幅部８０を着信音発生部８３に切り替えることによって、着信音発生部８３において生成された着信音が増幅部８０を介して音声入出力部８１に出力される。
なお、呼制御メモリ部８４は、通信の発着呼制御に係るプログラムを格納する。また、電話番号入力部８２は、例えば、０から９の番号キー及びその他のキーを備えており、これら番号キー等を押下することにより、通話先の電話番号等が入力される。

電圧検出部７６は、電源部７１によって制御部７２等の各機能部に対して加えられている電圧が、所定の値を下回った場合に、その電圧降下を検出して制御部７２に通知する。このときの所定の電圧値は、通信部７４を安定して動作させるために必要な最低限の電圧として予め設定されている値であり、例えば、３Ｖ程度となる。電圧検出部７６から電圧降下の通知を受けた制御部７２は、無線部７７、音声処理部７８、切替部７９及び着信音発生部８３の動作を禁止する。特に、消費電力の大きな無線部７７の動作停止は、必須となる。更に、表示部７５に、通信部７４が電池残量の不足により使用不能になった旨が表示される。

即ち、電圧検出部７６と制御部７２とによって、通信部７４の動作を禁止し、その旨を表示部７５に表示することができる。この表示は、文字メッセージであっても良いが、より直感的な表示として、表示部７５の表示面の上部に表示された電話アイコンに、×（バツ）印を付けるようにしても良い。
なお、通信部７４の機能に係る部分の電源を、選択的に遮断することができる電源遮断部８６を備えることで、通信部７４の機能をより確実に停止することができる。

本実施形態の携帯情報機器７０によれば、高品質化及び高性能化が図られた圧電振動子４０を備えているので、携帯情報機器７０自体の高品質化及び高性能化を図ることができ、製品の信頼性を向上することができる。さらにこれに加え、長期にわたって安定した高精度な時計情報を表示することができる。

次に、本発明に係る電波時計の一実施形態について、図４１を参照して説明する。なお、本実施形態では、圧電振動片１を有する圧電振動子４０を備えた電波時計を例に挙げて説明する。
本実施形態の電波時計８０は、図４１に示すように、フィルタ部８１に電気的に接続された圧電振動子４０を備えたものであり、時計情報を含む標準の電波を受信して、正確な時刻に自動修正して表示する機能を備えた時計である。
日本国内には、福島県（４０ｋＨｚ）と佐賀県（６０ｋＨｚ）とに、標準の電波を送信する送信所（送信局）があり、それぞれ標準電波を送信している。４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚのような長波は、地表を伝播する性質と、電離層と地表とを反射しながら伝播する性質とを併せもつため、伝播範囲が広く、上述した２つの送信所で日本国内を全て網羅している。

以下、電波時計８０の機能的構成について詳細に説明する。
アンテナ８２は、４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚの長波の標準電波を受信する。長波の標準電波は、タイムコードと呼ばれる時刻情報を、４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚの搬送波にＡＭ変調をかけたものである。受信された長波の標準電波は、アンプ８３によって増幅され、複数の圧電振動子４０を有するフィルタ部８１によって濾波、同調される。
本実施形態における圧電振動子４０は、上記搬送周波数と同一の４０ｋＨｚ及び６０ｋＨｚの共振周波数を有する水晶振動子部８４、８５をそれぞれ備えている。

更に、濾波された所定周波数の信号は、検波、整流回路８６により検波復調される。続いて、波形整形回路８７を介してタイムコードが取り出され、ＣＰＵ８８でカウントされる。ＣＰＵ８８では、現在の年、積算日、曜日、時刻等の情報を読み取る。読み取られた情報は、ＲＴＣ８９に反映され、正確な時刻情報が表示される。
搬送波は、４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚであるから、水晶振動子部８４、８５は、上述した音叉型の構造を持つ振動子が好適である。

なお、上述の説明は、日本国内の例で示したが、長波の標準電波の周波数は、海外では異なっている。例えば、ドイツでは７７．５ＫＨｚの標準電波が用いられている。従って、海外でも対応可能な電波時計８０を携帯機器に組み込む場合には、さらに日本の場合とは異なる周波数の圧電振動子４０を必要とする。

本実施形態の電波時計８０によれば、高品質化及び高性能化が図られた圧電振動子４０を備えているので、電波時計８０自体の高品質化及び高性能化を図ることができ、製品の信頼性を向上することができる。さらにこれに加え、長期にわたって安定して高精度に時刻をカウントすることができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の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種々の変更を加えることが可能である。

本発明に係る圧電振動片の第１実施形態を示す図であって、圧電振動片を上面から見た図である。図１に示す圧電振動片を下面から見た図である。図１に示す切断線Ａ−Ａでの断面図である。図１に示す圧電振動片から電極部分を取り除いた状態の斜視図である。図１に示す圧電振動片の製造方法のフローチャートである。図５に示すフローチャートの一工程図であって、圧電板の両面にエッチング保護膜を成膜した状態を示す図である。図６に示す状態から、エッチング保護膜をパターニングした後の状態を示す図であって、圧電板を上方から見た図である。図６に示す状態から、エッチング保護膜をパターニングした後の状態を示す図である。図８に示す状態から、パターニングしたエッチング保護膜をマスクとして、圧電板をドライエッチングによりエッチング加工した状態を示す図である。図９に示す状態から、圧電板の両面に別のエッチング保護膜を成膜した状態を示す図である。図１０に示す状態から、後に成膜したエッチング保護膜をパターニングした後の状態を示す図である。図１１に示す状態から、２つのエッチング保護膜をマスクとして、圧電板をウェットエッチングによりエッチング加工した状態を示す図である。図１２に示す状態から、２つのエッチング保護膜を除去して、溝部が形成された一対の振動腕部を製造した状態を示す図である。図１３に示す状態から、一対の振動腕部の外表面に導電性膜及びフォトレジスト膜を成膜した後、該フォトレジスト膜の所定位置を露光している状態を示す図である。図１４に示す状態から、露光したフォトレジスト膜を現像した状態を示す図である。図１に示す圧電振動片を別の製造方法で製造する場合のフローチャートである。図１６に示すフローチャートの一工程図であって、圧電板の両面にエッチング保護膜を成膜した状態を示す図である。図１７に示す状態から、エッチング保護膜をパターニングした後の状態を示す図であって、圧電板を上方から見た図である。図１７に示す状態から、エッチング保護膜をパターニングした後の状態を示す図である。図１９に示す状態から、パターニングしたエッチング保護膜をマスクとして、圧電板をウェットエッチングによりエッチング加工した状態を示す図である。図２０に示す状態から、圧電板の両面にフォトレジスト膜を成膜した状態を示す図である。図２１に示す状態から、フォトレジスト膜をパターニングした後の状態を示す図である。図２２に示す状態から、パターニングしたフォトレジスト膜をマスクとして、エッチング保護膜をエッチング加工してさらにパターニングした後の状態を示す図である。図２３に示す状態から、さらにパターニングしたエッチング保護膜をマスクとして、圧電板をドライエッチングによりエッチング加工した状態を示す図である。図２４に示す状態から、エッチング保護膜を除去して、溝部が形成された一対の振動腕部を製造した状態を示す図である。図１に示す圧電振動片をさらに別の製造方法で製造する場合のフローチャートである。図２６に示すフローチャートの一工程図であって、圧電板の両面にエッチング保護膜を成膜した状態を示す図である。図２７に示す状態から、エッチング保護膜をパターニングした後の状態を示す図であって、圧電板を上方から見た図である。図２７に示す状態から、エッチング保護膜をパターニングした後の状態を示す図である。図２９に示す状態から、圧電板の両面にフォトレジスト膜を成膜した状態を示す図である。図３０に示す状態から、フォトレジスト膜をパターニングした後の状態を示す図である。図３１に示す状態から、パターニングしたエッチング保護膜をマスクとして、圧電板をウェットエッチングによりエッチング加工した状態を示す図である。図３２に示す状態から、フォトレジスト膜をマスクとして、エッチング保護膜の一部を選択的に除去した状態を示す図である。図３３に示す状態から、エッチング保護膜をマスクとして、圧電板をドライエッチングによりエッチング加工した状態を示す図である。図３４に示す状態から、エッチング保護膜及びフォトレジスト膜を除去して、溝部が形成された一対の振動腕部を製造した状態を示す図である。本発明に係る圧電振動片を有するシリンダ型パッケージタイプの圧電振動子の一実施形態を示す図である。本発明に係る圧電振動片を有するセラミックパッケージタイプの圧電振動子の一実施形態を示す断面図である。図３７に示す切断線Ｂ−Ｂでの断面図である。本発明に係る圧電振動子を有する発振器の一実施形態を示す構成図である。本発明に係る圧電振動子を有する電子機器の一実施形態を示す構成図である。本発明に係る圧電振動子を有する電波時計の一実施形態を示す構成図である。従来の溝部を有する一対の振動腕部の断面図である。図４２に示す一対の振動腕部を有する圧電振動片を製造する場合の、従来のフローチャートである。図４３のフローチャートにそって製造された結果、溝部がいびつな形状となった従来の圧電振動片の断面図である。

符号の説明

１圧電振動片
２、３振動腕部
４基部
５溝部
８励振電極
２０圧電板
２１エッチング保護膜（第１の保護膜）
２２エッチング保護膜（第２の保護膜）
３０、３５エッチング保護膜（保護膜）
３６フォトレジスト膜（レジスト膜）
４０、５０圧電振動子
６０発振器
６１集積回路
７０電子機器（携帯情報機器）
７３計時部
８０電波時計
８１フィルタ部

Claims

平行に配された一対の振動腕部と、該一対の振動腕部の基端側を一体的に固定する基部と、前記一対の振動腕部の両面に振動腕部の長手方向に沿ってそれぞれ形成された溝部と、前記一対の振動腕部の外表面上に形成され、一対の振動腕部を振動させる励振電極とを有する圧電振動片を、圧電材料からなる圧電板から製造する方法であって、
前記圧電板の両面に第１の保護膜をそれぞれ成膜する成膜工程と、
前記第１の保護膜を、前記溝部の領域を空けた状態で前記圧電振動片の外形形状にパターニングするパターニング工程と、
パターニングされた前記第１の保護膜をマスクとしてドライエッチングにより前記圧電板をエッチング加工して、前記溝部を形成すると共に、第１の保護膜でマスクされていない領域を表面から溝部の深さだけエッチングする第１のエッチング工程と、
パターニングされた前記第１の保護膜を残した状態で、露出している前記溝部を第２の保護膜の成膜により保護する保護工程と、
パターニングされた前記第１の保護膜及び前記第２の保護膜をマスクとしてウェットエッチングにより前記圧電板をエッチング加工して、表面から溝部の深さまでエッチングされた圧電板の残りの部分を完全に取り除き、前記一対の振動腕部及び前記基部を形成する第２のエッチング工程と、
前記第１の保護膜及び前記第２の保護膜を除去する除去工程と、を行うことを特徴とする圧電振動片の製造方法。
平行に配された一対の振動腕部と、該一対の振動腕部の基端側を一体的に固定する基部と、前記一対の振動腕部の両面に振動腕部の長手方向に沿ってそれぞれ形成された溝部と、前記一対の振動腕部の外表面上に形成され、一対の振動腕部を振動させる励振電極とを有する圧電振動片を、圧電材料からなる圧電板から製造する方法であって、
前記圧電板の両面に保護膜をそれぞれ成膜する成膜工程と、
前記保護膜を、前記圧電振動片の外形形状でパターニングする第１のパターニング工程と、
パターニングされた前記保護膜をマスクとしてウェットエッチングにより前記圧電板をエッチング加工して、保護膜でマスクされていない領域を表面から所定の深さだけエッチングする第１のエッチング工程と、
パターニングされた前記保護膜をさらにパターニングして、前記溝部の領域を空けた状態にする第２のパターニング工程と、
再度パターニングされた前記保護膜をマスクとしてドライエッチングにより前記圧電板をエッチング加工して、前記溝部を形成すると共に、表面から所定の深さまでエッチングされた圧電板の残りの部分を完全に取り除き、前記一対の振動腕部及び前記基部を形成する第２のエッチング工程と、
前記保護膜を除去する除去工程と、を行うことを特徴とする圧電振動片の製造方法。
平行に配された一対の振動腕部と、該一対の振動腕部の基端側を一体的に固定する基部と、前記一対の振動腕部の両面に振動腕部の長手方向に沿ってそれぞれ形成された溝部と、前記一対の振動腕部の外表面上に形成され、一対の振動腕部を振動させる励振電極とを有する圧電振動片を、圧電材料からなる圧電板から製造する方法であって、
前記圧電板の両面に保護膜をそれぞれ成膜する成膜工程と、
前記保護膜を、前記圧電振動片の外形形状でパターニングするパターニング工程と、
パターニングされた前記保護膜上に、前記溝部の領域を空けた状態でパターニングされたレジスト膜を重ねて形成するレジスト膜形成工程と、
パターニングされた前記保護膜をマスクとしてウェットエッチングにより前記圧電板をエッチング加工して、保護膜でマスクされていない領域を表面から所定の深さだけエッチングする第１のエッチング工程と、
前記レジスト膜をマスクとしてパターニングされた前記保護膜の一部を除去して、該保護膜を前記溝部の領域を空けた状態にする第１の除去工程と、
前記溝部の領域が空いた前記保護膜をマスクとしてドライエッチングにより前記圧電板をエッチング加工して、前記溝部を形成すると共に表面から所定の深さまでエッチングされた圧電板の残りの部分を完全に取り除き、前記一対の振動腕部及び前記基部を形成する第２のエッチング工程と、
前記保護膜及び前記レジスト膜を除去する第２の除去工程と、を行うことを特徴とする圧電振動片の製造方法。