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

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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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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5953845B2 (ja) * 2012-03-15 2016-07-20 セイコーエプソン株式会社 振動片の製造方法、振動子の製造方法、振動子、発振器および電子機器
JP5974566B2 (ja) * 2012-03-15 2016-08-23 セイコーエプソン株式会社 振動片、振動子、発振器、電子機器および振動片の製造方法
JP5972686B2 (ja) * 2012-06-29 2016-08-17 京セラクリスタルデバイス株式会社 水晶振動素子
JP5936936B2 (ja) * 2012-06-29 2016-06-22 京セラクリスタルデバイス株式会社 水晶振動素子
JP6119138B2 (ja) * 2012-07-27 2017-04-26 セイコーエプソン株式会社 振動片、振動素子、振動子、電子デバイス、電子機器、移動体及び振動片の製造方法
JP6142424B2 (ja) * 2012-08-31 2017-06-07 京セラ株式会社 水晶ウェハ及び水晶片の製造方法
JP2014179769A (ja) * 2013-03-14 2014-09-25 Sii Crystal Technology Inc 水晶振動子、発振器、電子機器及び電波時計
JP6350784B2 (ja) * 2013-03-14 2018-07-04 エスアイアイ・クリスタルテクノロジー株式会社 水晶振動片の製造方法
JP6108955B2 (ja) * 2013-05-22 2017-04-05 京セラクリスタルデバイス株式会社 水晶振動素子
JP5991452B2 (ja) 2014-04-24 2016-09-14 株式会社村田製作所 水晶振動装置及びその製造方法
JP6483371B2 (ja) * 2014-07-31 2019-03-13 京セラ株式会社 水晶振動片及び水晶振動素子
JP6371733B2 (ja) * 2015-04-02 2018-08-08 日本電波工業株式会社 Atカット水晶片及び水晶振動子
JP6176365B2 (ja) * 2016-06-14 2017-08-09 セイコーエプソン株式会社 振動片、発振器および電子機器
JP6166433B2 (ja) * 2016-07-01 2017-07-19 京セラ株式会社 水晶振動素子
JP2017099025A (ja) * 2017-02-15 2017-06-01 セイコーエプソン株式会社 振動片、振動素子、振動子、電子デバイス、電子機器、移動体及び振動片の製造方法
JP6410117B2 (ja) * 2017-02-21 2018-10-24 エスアイアイ・クリスタルテクノロジー株式会社 水晶振動片の製造方法
JP6541163B2 (ja) * 2018-03-12 2019-07-10 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、および水晶振動子

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55123223A (en) * 1979-03-16 1980-09-22 Citizen Watch Co Ltd Piezoelectric crystal slide vibrator
JPH0451708A (ja) * 1990-06-20 1992-02-20 Koyo Seimitsu:Kk 短冊状at振動子
JPH07109200A (ja) * 1993-10-08 1995-04-25 Meidensha Corp 水晶のエッチング加工方法
JP2001007677A (ja) * 1999-06-24 2001-01-12 Toyo Commun Equip Co Ltd 水晶振動子
JP2002271167A (ja) * 2001-03-09 2002-09-20 Citizen Watch Co Ltd 圧電デバイス素子とその製造方法
JP4680449B2 (ja) * 2001-09-07 2011-05-11 シチズンホールディングス株式会社 圧電デバイスとその製造方法
JP4100031B2 (ja) * 2002-04-22 2008-06-11 セイコーエプソン株式会社 水晶片の製造方法及び製造装置
JP2004180274A (ja) * 2002-11-15 2004-06-24 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd 水晶振動子
JP2005130218A (ja) * 2003-10-23 2005-05-19 Toyo Commun Equip Co Ltd 水晶片形成方法および水晶片
JP4305542B2 (ja) * 2006-08-09 2009-07-29 エプソントヨコム株式会社 Atカット水晶振動片及びその製造方法
JP5028061B2 (ja) * 2006-10-05 2012-09-19 日本電波工業株式会社 水晶振動子
JP2008167402A (ja) * 2006-12-07 2008-07-17 Epson Toyocom Corp 圧電振動片、圧電デバイスおよび圧電振動片の製造方法

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