JP5507298B2 - 水晶振動板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、水晶から切り出された水晶板をエッチング加工することで製造された水晶振動板及びその製造方法に関するものである。

圧電効果が期待できる材料としては、様々なものが知られているが、精度が良く安定した周波数が得られる水晶が従来から好適に使用されている。そして、この水晶を利用したデバイスの１つとして、水晶振動子が知られている。
この水晶振動子は、所定の形状に加工された水晶振動板に電極膜が形成された水晶振動片と、この水晶振動片を気密状態でパッケージングする保持器と、で主に構成されており、各種電子機器内に内蔵されている。近年、これら電子機器は小型化、コンパクト化が求められており、これに伴って水晶振動子にもさらなる小型化が求められている。

そのため、水晶振動子のサイズを決定しうる水晶振動板自体のサイズを、より小型化することが求められている。従来、水晶振動板を作製する場合、水晶から所定の切断角度で切り出された水晶板に対して機械加工で外形形成することで、水晶振動板とすることが一般的であった。しかしながら、機械加工では加工精度に限界があり、より微細で小型な水晶振動板を作製することが難しくなりつつある。そこで、現在では、水晶振動板の加工方法が、機械加工からフォトリソグラフィ技術及びエッチング加工技術を利用した方法に変化しつつあるのが現状である。

ところで、水晶はその結晶性や圧電性によって色々な振動モードが存在しており、振動モードによって周波数を決定するパラメータが異なっている。このうち、厚みがパラメータとなる水晶振動片として、厚み滑り振動するＡＴ振動片が知られている。
このＡＴ振動片は、水晶をＡＴカット（表裏の主面がＸ軸回りにＺ軸から半時計方向に約３５度１５分の角度となるようにカット）した後に所定の厚さ及び矩形状に外形形成されたＡＴ振動板（水晶振動板）と、該ＡＴ振動板の主面に形成された電極膜と、で構成された振動片であり、電極膜に電圧が印加されるとＡＴ振動板が厚み滑り振動するものである。

このようなＡＴ振動板においては、その厚みを中央部から端部に向けて徐々に薄く形成すると、端部での振動変位の減衰量が大きくなり、中央部に振動エネルギーを閉じ込める効果を期待できることが知られている。この効果は、ＣＩ値やＱ値等の周波数特性の向上に繋がるものである。従って、ＡＴ振動板を作製する場合には、このような形状にすることが好ましいとされている。具体的には、ＡＴ振動板の主面を凸形曲面にしたコンベックス形状や、主面の中央部と端部との間を斜面で繋いだベベル形状等である。

しかしながら、ＡＴ振動板を機械加工によって製造する場合には、これらコンベックス形状やベベル形状を容易に形成することができるが、フォトリソグラフィ技術やエッチング加工を利用してコンベックス形状やベベル形状を形成することは困難であり、実際上、ほぼ不可能に近い。従って、水晶振動板の加工方法を機械加工からフォトリソグラフィ技術及びエッチング加工技術に移行していくにあたって、コンベックス形状やベベル形状に変わる対策を施すことが重要である。

そこで、水晶結晶のＸ軸方向に長辺を有する矩形状に形成され、その長辺方向の側面が、水晶の自然面であるｍ面とされた第１の面と、ｍ面以外の結晶面である第２の面と、の２面で形成されたＡＴ振動板が知られている（特許文献１参照）。
このＡＴ振動板は、基板表面側のマスクを基板裏面側のマスクに対して、水晶結晶のＺ’軸方向にずらして配置した後、エッチング加工（ウェットエッチング加工）を行うことで製造されている。このようにマスクをずらすことで、水晶特有のエッチング異方性により、互いに傾斜角度の異なる上記第１の面及び第２の面を側面に形成することが可能とされている。
このように第１の面と第２の面とで側面を形成することで、振動エネルギーの閉じ込め効果を改善することが可能とされ、コンベックス形状やベベル形状に変わる対策として採用されている。

また、マスクをずらしながらエッチング加工を行う技術を応用することで、水晶結晶のＺ’軸方向に沿った側面に、互いに傾斜角度の異なる第３の面及び第４の面を形成することも可能とされている。この場合も、水晶特有のエッチング異方性を利用しているものである。この場合も同様に、振動エネルギーの閉じ込め効果を改善することが可能とされ、コンベックス形状やベベル形状に変わる対策として採用されている。

特開２００８−６７３４５号公報

しかしながら、上述した従来のＡＴ振動板には、まだ以下の課題が残されている。
即ち、エッチング異方性を利用して傾斜角度の異なる第１の面及び第２の面を側面に形成しているが、第１の面は自然結晶面であるｍ面である。従って、この第１の面と主面とのなす角度は、略１５０度程度と予想される。一方、第２の面は主面の法線方向に対して３度程度傾斜した面である。従って、この第２の面と主面とのなす角度は、略９３度程度と予想される。

ところで、ＡＴ振動板が厚み滑り振動する際、主面の中央部で振動変位が大きく、Ｚ’軸方向に沿った主面の端部にて振動変位が減衰するのが好ましいが、側面が第１の面及び第２の面で形成されていると、第１の面と主面との間に作り出される稜線、及び、第２の面と主面との間に作り出される稜線に沿って、輪郭振動が発振してしまう問題があった。
特に、第２の面と主面とのなす角度は略９３度程度であり、第２の面と主面との間の稜線は角が立った稜線となってしまう。従って、輪郭振動が強く発振されてしまうものであった。また、第１の面と主面とのなす角度は略１５０度程度であるので、第１の面と主面との間の稜線は多少角が取れたものとなるが、それでも依然として輪郭振動が発振され易かった。
従って、稜線で発振した輪郭振動が本来の厚み滑り振動に影響を与えてしまい、振動特性を低下させてしまうものであった。

また、上記問題は、水晶結晶のＺ’軸方向に沿った側面に第３の面及び第４の面を形成した場合も同様と考えられる。即ち、この場合の一般的なエッチング液におけるエッチングレートを考慮すると、第３の面と主面とのなす角度は略１４０度程度であり、第４の面と主面とのなす角度は略１３０度程度であると考えられる。
従って、第３の面と主面との間の稜線、第４の面と主面との間の稜線において、やはり輪郭振動が発振され易く、振動特性の低下に繋がってしまうものであった。

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、振動エネルギーを閉じ込めながら厚み滑り振動させることができると共に、輪郭振動の発振を抑制することができる水晶振動板、及び、その製造方法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。
（１）本発明に係る水晶振動板は、ＡＴカットされた水晶板が平面視矩形状に形成された水晶振動板であって、水晶結晶のＸ軸方向に沿った側面の少なくとも一部が、表裏主面とのなす角度が水晶結晶のｍ面が作り出す角度を超え、且つ、１８０度未満の角度範囲内に収まる第１傾斜面とされ、前記第１傾斜面が、フッ酸に、該フッ酸の粘度を高める添加剤、又は、アルコール類からなる添加剤を加えたエッチング液を利用したウェットエッチング加工により形成されていることを特徴とする。

本発明に係る水晶振動板においては、水晶をＡＴカットして得られた水晶板をウェットエッチング加工することで、平面視矩形状に形成されている。特に、ウェットエッチング加工によって外形形成がされて側面が作られるが、この際、水晶特有のエッチング異方性を利用して、水晶結晶のＸ軸方向に沿った側面の少なくとも一部を表裏主面に対して傾斜した第１傾斜面とすることができる。
このとき、ウェットエッチングに用いるエッチング液として、フッ酸に、該フッ酸の粘度を高める添加剤、又は、アルコール類からなる添加剤を加えたエッチング液を利用しているので、エッチング液の流動速度を従来時よりも低く抑制することができる。従って、エッチングが進行した領域に新たなエッチング液が到達するまでの時間を長引かせることができ、エッチングの進行具合を抑え気味にしながら加工を行うことが可能である。

そのため、第１傾斜面の傾斜角度を従来よりも緩やかにすることができ、表裏主面とのなす角度が水晶結晶のｍ面が作り出す角度を超え、且つ、１８０度未満の角度範囲内に収まる角度にすることができる。つまり、従来では略１５０度の傾斜角度であったものを、本発明では表裏主面とのなす角度が（略１５０度より大きく、１８０度未満）とされた斜度の緩やかな傾斜面とすることができる。
従って、この斜度の緩やかな第１傾斜面により、従来の機械加工で行っていたベベル形状と同じような効果、即ち、振動エネルギーの閉じ込め効果を期待することができる。また、これに加え、第１傾斜面と表裏主面との間で作り出される稜線を、従来よりも角が立たない（目立ち難い）稜線とすることができるので、この稜線に輪郭振動を発振させ難くさせることができる。従って、厚み滑り振動に与える影響を低減でき、振動特性の向上化を図ることができる。

（２）本発明に係る水晶振動板は、ＡＴカットされた水晶板が平面視矩形状に形成された水晶振動板であって、水晶結晶のＺ’軸方向に沿った側面の少なくとも一部が、表裏主面とのなす角度が１４０度を超え、且つ、１８０度未満の角度範囲内に収まる第２傾斜面とされ、前記第２傾斜面が、フッ酸に、該フッ酸の粘度を高める添加剤、又は、アルコール類からなる添加剤を加えたエッチング液を利用したウェットエッチング加工により形成されていることを特徴とする。

本発明に係る水晶振動板においては、水晶をＡＴカットして得られた水晶板をウェットエッチング加工することで、平面視矩形状に形成されている。特に、ウェットエッチング加工によって外形形成がされて側面が作られるが、この際、水晶特有のエッチング異方性を利用して、水晶結晶のＺ’軸方向に沿った側面の少なくとも一部を表裏主面に対して傾斜した第２傾斜面とすることができる。
このとき、ウェットエッチングに用いるエッチング液として、フッ酸に、該フッ酸の粘度を高める添加剤、又は、アルコール類からなる添加剤を加えたエッチング液を利用しているので、エッチング液の流動速度を従来時よりも低く抑制することができる。従って、エッチングが進行した領域に新たなエッチング液が到達するまでの時間を長引かせることができ、エッチングの進行具合を抑え気味にしながら加工を行うことが可能である。

そのため、第２傾斜面の傾斜角度を従来よりも緩やかにすることができ、表裏主面とのなす角度が１４０度を超え、且つ、１８０度未満の角度範囲内に収まる角度にすることができる。つまり、従来では略１４０度の傾斜角度であったものを、本発明では表裏主面とのなす角度が（１４０度より大きく、１８０度未満）とされた斜度の緩やかな傾斜面とすることができる。
従って、この斜度の緩やかな第２傾斜面により、従来の機械加工で行っていたベベル形状と同じような効果、即ち、振動エネルギーの閉じ込め効果を期待することができる。また、これに加え、第２傾斜面と表裏主面との間で作り出される稜線を、従来よりも角が立たない（目立ち難い）稜線とすることができるので、この稜線に輪郭振動を発振させ難くさせることができる。従って、厚み滑り振動に与える影響を低減でき、振動特性の向上化を図ることができる。

（３）本発明に係る水晶振動板は、上記本発明の水晶振動板において、前記側面の一部が、前記表裏主面とのなす角度が１３０度を超え、且つ、１８０度未満の角度範囲内に収まる第３傾斜面とされ、前記第２傾斜面と前記第３傾斜面とが、水晶結晶のＹ’軸方向に向かい合うように形成されていることを特徴とする。

本発明に係る水晶振動板においては、ウェットエッチング加工によって、水晶結晶のＺ’軸方向に沿った側面の一部がさらに第３傾斜面とされている。この第３傾斜面に関しても、傾斜角度を従来よりも緩やかにすることができ、表裏主面とのなす角度が１３０度を超え、且つ、１８０度未満の角度範囲内に収まる角度にすることができる。つまり、従来では略１３０度の傾斜角度であったものを、本発明では表裏主面とのなす角度が（１３０度より大きく、１８０度未満）とされた斜度の緩やかな傾斜面とすることができる。
特に、傾斜角度の緩い第２傾斜面と第３傾斜面とを、水晶結晶のＹ’軸方向に向かい合わせることができるので、振動エネルギーの閉じ込め効果をより期待することができると共に、輪郭振動をより発振させ難くさせて振動特性の向上化を図ることができる。更に、水晶振動板を対称性の高いチップ形状にすることができるので、この点においても良好な振動特性を得易い。

（４）本発明に係る水晶振動板の製造方法は、ウェットエッチング加工により平面視矩形状の水晶振動板を製造する方法であって、水晶をＡＴカットして得られた水晶板の表裏主面にマスクを形成するマスクセット工程と、前記水晶板をウェットエッチング加工し、前記マスクがされていない領域を選択的にエッチングして平面視矩形状に外形形成すると共に、水晶結晶のＸ軸方向又はＺ’軸方向に沿った側面の少なくとも一部に、前記表裏主面に対して傾斜した傾斜面を形成させるエッチング工程と、を備え、前記エッチング工程の際、フッ酸に、該フッ酸の粘度を高める添加剤、又は、アルコール類からなる添加剤を加えたエッチング液を利用することを特徴とする。

本発明に係る水晶振動板の製造方法においては、まず、水晶をＡＴカットして得られた水晶板の表裏主面に対してマスクを形成するマスクセット工程を行う。この工程後、水晶板のウェットエッチング加工を行って、マスクがされていない領域を選択的にエッチングして平面視矩形状に外形形成するエッチング工程を行う。
特に、このエッチング工程時、ウェットエッチング加工によって側面が作られるが、これと同時に、水晶特有のエッチング異方性を利用して、水晶結晶のＸ軸方向又はＺ’軸方向に沿った側面の少なくとも一部に表裏主面に対して傾斜した傾斜面を形成することができる。
しかも、ウェットエッチングに用いるエッチング液として、フッ酸に、該フッ酸の粘度を高める添加剤、又は、アルコール類からなる添加剤を加えたエッチング液を利用しているので、エッチング液の流動速度を従来時よりも低く抑制することができる。従って、エッチングが進行した領域に新たなエッチング液が到達するまでの時間を長引かせることができ、エッチングの進行具合を抑え気味にしながら加工を行うことが可能である。

そのため、傾斜面の傾斜角度を従来のエッチングでは困難であった斜度の緩やかな角度にすることができる。従って、この斜度の緩やかな傾斜面により、従来の機械加工で行っていたベベル形状と同じような効果、即ち、振動エネルギーの閉じ込め効果を期待することができる。また、これに加え、この傾斜面と表裏主面との間で作り出される稜線を、従来よりも角が立たない（目立ち難い）稜線とすることができるので、この稜線に輪郭振動を発振させ難くさせることができる。従って、厚み滑り振動に与える影響を低減でき、振動特性の向上化を図ることができる。

本発明に係る水晶振動板及びその製造方法によれば、振動エネルギーを閉じ込めながら厚み滑り振動させることができると共に、輪郭振動の発振を抑制することができる。従って、厚み滑り振動に与える影響を低減でき、振動特性の向上化を図ることができる。

本発明に係る実施形態を説明するための図であって、厚み滑り振動片を有する表面実装型の水晶振動子の分解斜視図である。 水晶板の切断角度及び水晶結晶の座標軸を説明するためのランバード原石の斜視図である。 図１に示す厚み滑り振動片を構成する水晶振動板の上面図である。 図３に示すＡ−Ａ線に沿った水晶振動板の断面図である。 図３に示す水晶振動板の製造方法を説明するための一工程図であって、水晶板の表裏主面にマスクを形成した状態を示す断面図である。 図５に示す状態の後、水晶板の両面をウェットエッチング加工した初期段階の状態を示す断面図である。 図６に示す状態の後、ウェットエッチング加工が進行した状態を示す断面図である。 図７に示す状態の後、ウェットエッチング加工がさらに進行した状態を示す断面図である。 ウェットエッチング加工によって水晶板に傾斜面を形成する際、エッチング液の違いによって傾斜角度がどのように異なるかを実際に実験した時の「深さＤ−長さＬ」の関係を示す図である。 従来のエッチング液を利用してウェットエッチング加工を行った場合の傾斜面の状態を示す図である。 本発明に係るエッチング液を利用してウェットエッチング加工を行った場合の傾斜面の状態を示す図である。 本発明に係る水晶振動板の変形例を示す上面図である。 図１２に示すＢ−Ｂ線に沿った水晶振動板の断面図である。 本発明に係る水晶振動板の別の変形例を示す断面図である。

以下、本発明に係る実施形態を、図１から図１４を参照して説明する。なお、本実施形態では、厚み滑り振動片（水晶振動片）を有する表面実装型の水晶振動子を例に挙げて説明する。

本実施形態の水晶振動子１は、図１に示すように、ベース基板２とリッド基板３とで２層に積層された箱状に形成されており、内部のキャビティＣ内に厚み滑り振動片４がマウントされている。なお、図１は、水晶振動子１の分解斜視図である。
厚み滑り振動片４は、水晶振動板１０と、この水晶振動板１０の外表面上に形成された励振電極１５、引出電極１６及びマウント電極１７と、で主に構成されている。

水晶振動板１０は、図２に示すように、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸で水晶結晶の座標軸が定義された水晶のランバード原石６をＡＴカット（表裏主面がＸ軸回りにＺ軸から半時計方向に約３５度１５分の角度となるようにカット）されることで得られた水晶板７を、その後、ウェットエッチング加工によって、図３に示すように平面視矩形状に形成されたものである。
なお、図２は、水晶板７の切断角度及び水晶結晶の座標軸を説明するためのランバード原石６の斜視図である。図３は、図１に示す水晶振動板１０の上面図である。また、本実施形態においてＺ’軸とは、図３に示すように水晶振動板１０の表裏主面１０ａ、１０ｂ上においてＸ軸と直交する方向の結晶軸であり、Ｙ’軸とはＸ軸及びＺ’軸に対して直交する結晶軸をいう。

水晶振動板１０について詳細に説明する。
本実施形態の水晶振動板１０は、図３に示すように、Ｘ軸方向に沿って長辺が延在し、Ｚ’軸方向に沿って短辺が延在するように、ウェットエッチング加工によって平面視矩形状に形成された振動板である。
なお、水晶振動板１０の表裏主面１０ａ、１０ｂ（表側の主面１０ａ及び裏側の主面１０ｂ）は、図４に示すように共に平坦面とされている。なお、図４は、図３に示すＡ−Ａ線に沿った水晶振動板１０の断面図である。

また、水晶振動板１０は、平面視矩形状に形成されているので４つの側面１１、１２を有している。即ち、Ｘ軸方向に沿った長辺側の２つの側面１１と、Ｚ’軸方向に沿った短辺側の２つの側面１２と、を有している。
このうち、Ｘ軸方向に沿った側面１１は、表裏主面１０ａ、１０ｂに対して傾斜した結晶面である第１の側面（第１傾斜面）１１ａと、この第１の側面１１ａに連設され、表裏主面１０ａ、１０ｂに対して垂直或いは鈍角となるように傾斜した結晶面である第２の側面１１ｂと、で形成されている。

詳細には、一方の第１の側面１１ａ及び第２の側面１１ｂは、表側の主面１０ａにおいてＺ’軸方向の＋側に設けられており、他方の第１の側面１１ａ及び第２の側面１１ｂは、裏側の主面１０ｂにおいてＺ’軸方向の−側に設けられている。
特に、第１の側面１１ａは、表裏主面１０ａ、１０ｂとのなす角度θ１が水晶結晶の自然面であるｍ面が作り出す角度を超え、且つ、１８０度未満の角度範囲内に収まる角度で傾斜している。

このように形成された水晶振動板１０の表裏主面１０ａ、１０ｂの略中央部分には、図１に示すように上記励振電極１５が水晶振動板１０を挟んで向かい合うように形成されている。また、水晶振動板１０の表裏主面１０ａ、１０ｂの端部（Ｘ軸方向の−側）には、マウント電極１７が短辺に沿って間隔を開けて形成されている。
この際、表側の主面１０ａに形成されたマウント電極１７と、裏側の主面１０ｂに形成されたマウント電極１７とは、短辺側の側面１２上に形成された図示しない側面電極を介して電気的に接続されている。
また、マウント電極１７のうち、一方のマウント電極１７は引出電極１６を介して表側の主面１０ａ上に形成された一方の励振電極１５に電気的に接続され、他方のマウント電極１７は引出電極１６を介して裏側の主面１０ｂ上に形成された他方の励振電極１５に電気的に接続されている。

なお、図１では、水晶振動板１０の裏側の主面１０ｂに形成された各電極の図示を省略している。また、各電極は、金等の単層膜や、クロム等の金属を下地層とした上に金等の金属層を積層した積層膜で形成されている。

このように構成された厚み滑り振動片４は、図１に示すように、バンプや導電性接着剤等の図示しない実装部材を利用して、ベース基板２の上面にマウント（保持）されている。より具体的には、ベース基板２の上面に形成されたインナー電極２０に対して、水晶振動板１０の裏側の主面１０ｂに形成された一対のマウント電極１７が実装部材を介してそれぞれ接触した状態でマウントされている。
これにより、厚み滑り振動片４は、ベース基板２の上面に機械的に保持されると共に、インナー電極２０とマウント電極１７とがそれぞれ導通された状態となっている。

ベース基板２は、例えばソーダ石灰ガラスからなる透明の基板であり、平面視矩形の板状に形成されている。リッド基板３は、ベース基板２と同様に、例えばソーダ石灰ガラスからなる透明な基板であり、ベース基板２に対して重ね合わせ可能な大きさで板状に形成されている。
また、ベース基板２の接合面（リッド基板３が接合される面）側には、厚み滑り振動片４が収まる矩形状の凹部２ａが形成されている。この凹部２ａは、両基板２、３が重ね合わされたときに、厚み滑り振動片４を収容するキャビティＣとなるキャビティ用凹部である。
そして、ベース基板２は、この凹部２ａをリッド基板３側に対向させた状態で該リッド基板３に対して陽極接合されている。なお、ベース基板２の接合面側には、陽極接合用の接合膜２１が凹部２ａの周囲を囲むように形成されている。

また、上述したインナー電極２０は、ベース基板２を貫通する図示しないスルーホール等を利用して、ベース基板２の下面に形成された図示しない一対の外部電極に電気的に接続されている。これにより、一方の外部電極は、一方のインナー電極２０を介して厚み滑り振動片４の一方のマウント電極１７に電気的に接続されるようになっている。また、他方の外部電極は、他方のインナー電極２０を介して厚み滑り振動片４の他方のマウント電極１７に電気的に接続されるようになっている。

このように構成された水晶振動子１を作動させる場合には、ベース基板２に形成された外部電極に対して、所定の駆動電圧を印加する。これにより、マウント電極１７を介して厚み滑り振動片４の励振電極１５に電圧を印加させることができ、厚み滑り振動させることができる。そして、この厚み滑り振動を、例えば、ＭＨｚ帯の発振周波数を有する制御、通信機用の振動源等として好適に利用することができる。

次に、上述した厚み滑り振動片４の製造方法について以下に説明する。
はじめに、水晶の原石である図２に示すランバード原石６を用意した後、Ｘ線回析法等によりＡＴカットを行うための角度測定を行う。次いで、測定した切断角度でランバード原石６をＡＴカットして水晶板７を作製する。次いで、この水晶板７を適宜ラッピング加工して、所望の厚みに調整する。

次いで、図５に示すように、水晶板７の表裏主面７ａ、７ｂにウェットエッチング加工するためのマスクＭを形成するマスクセット工程を行う。
具体的には、まず水晶板７の表裏主面７ａ、７ｂにクロムを成膜してＣｒ膜を形成した後、このＣｒ膜上に金を成膜してＡｕ膜を重ねて形成する。そして、これらＣｒ膜及びＡｕ膜をフォトリソ技術によりエッチングして、図５に示すようにマスクＭを形成する。
この際、本実施形態では、表側の主面７ａに形成されるマスクＭを裏側の主面７ｂに形成されるマスクＭに対してＺ’軸方向に所定量（数μｍ）Ｈだけずれるように形成する。

次いで、水晶板７のウェットエッチング加工を行って、マスクＭがされていない領域を選択的にエッチングして平面視矩形状に外形形成し、水晶振動板１０を作製するエッチング工程を行う。
はじめに、この工程を行うにあたってエッチング液を準備する。本実施形態では、フッ酸に、該フッ酸の粘度を高める添加剤であるポリビニルアルコールを加えたエッチング液を準備する。そして、このエッチング液を利用して水晶板７を両面からウェットエッチング加工する。

すると、水晶特有のエッチング異方性によって、マスクされていない水晶板７の露出面には、図６に示すように第１の側面１１ａ及び第２の側面１１ｂが現れはじめる。つまり、水晶板７の表側には、Ｚ’軸方向の＋側に第１の側面１１ａが現れ、Ｚ’軸方向の−側に第２の側面１１ｂが現れはじめる。一方、水晶板７の裏側には、表側とは点対称に、Ｚ’軸方向の＋側に第２の側面１１ｂが現れ、Ｚ’軸方向の−側に第１の側面１１ａが現れはじめる。
そして、時間の経過に伴って、図７に示すようにエッチングが進行し、最終的には図８に示すように、水晶板７のマスクされていない部分が完全に除去されると共に、第１の側面１１ａと第２の側面１１ｂとが繋がった状態となる。

これにより、水晶板７を平面視矩形状に外形形成でき、図３及び図４に示す水晶振動板１０を得ることができる。特に、Ｘ軸方向に沿った長辺側の側面１１を、第１の側面１１ａと第２の側面１１ｂとで構成することができる。
最後に、作製した水晶振動板１０の外表面上にフォトリソ技術等を利用して、励振電極１５、引出電極１６及びマウント電極１７の各電極を形成する。
これにより、図１に示す厚み滑り振動片４を得ることができる。

特に、本実施形態では、ウェットエッチングに用いるエッチング液として、フッ酸にポリビニルアルコールを加えたエッチング液を利用しているので、従来用いられているものよりも粘度が高く、エッチング液の流動速度を従来時よりも低く抑制することができる。従って、エッチングが進行した領域に新たなエッチング液が到達するまでの時間を長引かせることができ、エッチングの進行具合を抑え気味にしながらエッチング加工を行うことができる。

そのため、第１の側面１１ａの傾斜角度を従来よりも緩やかにすることができ、表裏主面１０ａ、１０ｂとのなす角度θ１が水晶結晶のｍ面が作り出す角度を超え、且つ、１８０度未満の角度範囲に収まる角度にすることができる、つまり、従来では略１５０度の傾斜角度であったものを、本実施形態では表裏主面１０ａ、１０ｂとのなす角度θ１が（略１５０度より大きく、１８０度未満）とされた、例えば１６０度程度の斜度の緩やかな傾斜面とすることができる。

従って、この斜度の緩やかな第１の側面１１ａにより、従来の機械加工で行っていたベベル形状と同じような効果、即ち、振動エネルギーの閉じ込め効果を期待することができる。また、これに加え、第１の側面１１ａと表裏主面１０ａ、１０ｂとの間で作り出される稜線Ｅを、従来よりも角が立たない（目立ち難い）稜線Ｅとすることができるので、この稜線Ｅに輪郭振動を発振させ難くさせることができる。従って、厚み滑り振動に与える影響を低減でき、振動特性の向上化を図ることができる。

上述したように、本実施形態の厚み滑り振動片４を有する水晶振動子１によれば、振動エネルギーを閉じ込めながら振動させることができると共に、輪郭振動の発振を抑制することができる。従って、厚み滑り振動に与える影響を低減でき、振動特性の向上化を図ることができる。

なお、上記実施形態では、フッ酸の粘度を高める添加剤としてポリビニルアルコールを用いたが、これに限定されるものではない。例えば、ゲル化剤や多糖類を用いても構わない。この場合であっても、同様の作用効果を奏することができる。
更に、フッ酸の粘度を高める添加剤に変えて、アルコール類からなる添加剤をフッ酸に加えたものをエッチング液として利用しても構わない。この場合であっても同様の作用効果を奏することができる。なお、アルコール類からなる添加剤の一例としては、低級アルコールや多価アルコール（イソプロピルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコールやグリセリン等）である。
また、上述した添加剤だけでなく、界面活性剤（例えばラウリル硫酸ナトリウム）もアルコール類と同様に添加剤として用いることができる。更に、酸性フッ化アンモニウム等を、エッチング液の質を調整する等の目的で適宜混合させても構わない。

（実施例）
ここで、エッチング液の違いによって、第１の側面１１ａの傾斜角度がどのように異なるかを実際に実験した実施例について、図９から図１１を参照して説明する。
はじめに、エッチング液としては、下記の４種類のものを利用した
Ａ：フッ酸だけのもの。
Ｂ：フッ酸にポリビニルアルコール（粘度を高める添加剤）を加えたもの。
Ｃ：フッ酸にイソプロピルアルコール（アルコール類からなる添加剤）を加えたもの。
Ｄ：フッ酸にグリセリン（アルコール類からなる添加剤）を加えたもの。

上記各エッチング液の濃度は次のように調整した。
Ａ：フッ酸の濃度が１％〜４０％。
Ｂ：フッ酸の濃度が１％〜４０％で且つポリビニルアルコールの濃度が０．１％〜２０％。
Ｃ：フッ酸の濃度が１％〜４０％で且つイソプロピルアルコールの濃度が１％〜６０％。
Ｄ：フッ酸の濃度が１％〜４０％で且つグリセリンの濃度が１％〜６０％のもの。

また、エッチング時間を２時間に設定すると共に、温度を室温〜７０℃の範囲内に設定した。この温度範囲は、有効なエッチングレートを得ることができ、且つ、エッチング液の濃度変化をできるだけ抑制するために設定している。なお、好ましい温度範囲は、５５℃〜６０℃である。

以上の条件の元でウェットエッチング加工を行った結果を図９から図１１に示す。
まず、上記Ａのエッチング液を用いた場合には、図９及び図１１に示すように、深さＤが略６０μｍ、長さＬが略７０μｍ〜８０μｍで傾斜した傾斜面Ｓが得られた。

これに対して、上記Ｂのエッチング液を用いた場合には、図９及び図１０に示すように、深さＤが略４０〜４３μｍ、長さＬが略１７０μｍ〜１８０μｍで傾斜した傾斜面Ｓが得られた。
このように、上記Ｂのエッチング液を利用した場合の方が、上記Ａのエッチング液を利用した場合に比べて、明らかに傾斜角度が緩やかになったことが確認された。これは、フッ酸にポリビニルアルコールを加えることで、エッチング液の粘度が増大し、それによってエッチングの進行具合を抑え気味にしながらエッチング加工が行われたためと推測される。従って、実際に本発明に係る作用効果を確認することができた。

また、上記Ｃ及びＤのエッチング液を用いた場合であっても、上記Ｂのエッチング液を用いた場合と同程度に傾斜した傾斜面が得られた。このことから、フッ酸にアルコール類からなる添加剤を加えた場合であっても、粘度を上昇させる添加剤を加えた場合と同様の作用効果を実際に確認することができた。

なお、各エッチング液に加えた添加剤の濃度範囲について補足すると、いずれのものも濃度範囲の下限を下回ると、傾斜を緩やかにする効果を奏し難くなり、濃度範囲の上限を上回ると、エッチングレートが遅くなり、エッチング液の取り扱いが困難になってしまう。従って、使用する添加剤に応じて、適宜最適な濃度に設定することが好ましい。
なお、上記Ｂのエッチング液の場合には、ポリビニルアルコールの濃度を１％〜１０％の範囲内に設定するとより好ましい。また、上記Ｃのエッチング液の場合には、イソプロピルアルコールの濃度を５％〜４０％の範囲内に設定するとより好ましい。また、上記Ｄのエッチング液の場合には、グリセリンの濃度を５％〜４０％の範囲内に設定するとより好ましい。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記実施形態では、水晶振動子１の一例として表面実装型を例に挙げて説明したが、シリンダパッケージタイプであっても構わない。
また、上記実施形態では、水晶振動板１０の一例として、Ｘ軸方向に沿った側面１１が第１の側面１１ａと第２の側面１１ｂとで構成された場合を例にしたが、Ｚ’軸方向に沿った側面１２の一部を傾斜面としても構わない。

例えば、図１２及び図１３に示す水晶振動板３０としても構わない。
この水晶振動板３０は、Ｚ’軸方向に沿った側面１２が、表裏主面３０ａ、３０ｂに対して傾斜した結晶面である第３の側面（第２傾斜面）１２ａと、この第３の側面１２ａに連設され、表裏主面３０ａ、３０ｂに対して垂直或いは鈍角となるように傾斜した結晶面である第４の側面１２ｂと、で形成されている。
一方の第３の側面１２ａ及び第４の側面１２ｂは、表側の主面３０ａにおいてＸ軸方向の＋側に設けられており、他方の第３の側面１２ａ及び第４の側面１２ｂは、裏側の主面３０ｂにおいてＸ軸方向の−側に設けられている。

なお、この水晶振動板３０を製造する場合にはマスクＭの形成位置をＸ軸方向に沿ってずらせば良い。この場合であっても、フッ酸に、該フッ酸の粘度を高める添加剤又はアルコール類からなる添加剤を加えたエッチング液を利用することで、第３の側面１２ａの傾斜角度を、表裏主面３０ａ、３０ｂとのなす角度θ２が１４０度を超え、且つ、１８０度未満の角度範囲内に収まる角度（例えば１５０度程度）で形成することができる。
つまり、従来では略１４０度の傾斜角度であったものを、表裏主面３０ａ、３０ｂとのなす角度θ２が（略１４０度より大きく、１８０度未満）とされた、例えば１５０度程度の斜度の緩やかな傾斜面とすることができる。

従って、この水晶振動板３０であっても、斜度の緩やかな第３の側面１２ａにより振動エネルギーの閉じ込め効果を期待することができるうえ、第３の側面１２ａと表裏主面３０ａ、３０ｂとの間で作り出される稜線Ｅに輪郭振動を発振させ難くさせることができる。従って、厚み滑り振動に与える影響を低減でき、振動特性の向上化を図ることができる。

また、上記水晶振動板３０において、図１４に示すように、Ｚ’軸方向に沿った側面１２を第３の側面１２ａと第４の側面１２ｂと第５の側面（第３傾斜面）１２ｃとで構成しても構わない。
この第５の側面１２ｃは、表裏主面３０ａ、３０ｂとのなす角度θ３が１３０度を超え、且つ、１８０度未満の角度範囲内に収まる（例えば、１４０度）傾斜面であり、第３の側面１２ａに対してＹ’軸方向に向かい合うように形成されている。
この場合には、傾斜角度の緩い第３の側面１２ａと第５の側面１２ｃとを、Ｙ’軸方向に向かい合わせることができるので、振動エネルギーの閉じ込め効果をより期待することができると共に、輪郭振動をより発振させ難くさせて振動特性の向上化を図ることができる。更に、水晶振動板３０を対称性の高いチップ形状にすることができるので、この点においても良好な振動特性を得易い。

Ｍ…マスク
７…水晶板
１０、３０…水晶振動板
１０ａ、１０ｂ、３０ａ、３０ｂ…水晶振動板の表裏主面
１１…Ｘ軸方向に沿った側面
１１ａ…第１の側面（第１傾斜面）
１２…Ｚ’軸方向に沿った側面
１２ａ…第３の側面（第２傾斜面）
１２ｃ…第５の側面（第３傾斜面）

Claims (1)

1. ウェットエッチング加工により平面視矩形状の水晶振動板を製造する方法であって、
   水晶をＡＴカットして得られた水晶板の表裏主面にマスクを形成するマスクセット工程と、
   前記水晶板をウェットエッチング加工し、前記マスクがされていない領域を選択的にエッチングして平面視矩形状に外形形成すると共に、水晶結晶のＸ軸方向又はＺ’軸方向に沿った側面の少なくとも一部に、前記表裏主面に対して傾斜した傾斜面を形成させるエッチング工程と、を備え、
   前記エッチング工程の際、フッ酸に、該フッ酸の粘度を高める添加剤、又は、アルコール類からなる添加剤を加えたエッチング液を利用することを特徴とする水晶振動板の製造方法。

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