JP6483371B2

JP6483371B2 - 水晶振動片及び水晶振動素子

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Publication number: JP6483371B2
Application number: JP2014156966A
Authority: JP
Inventors: 康平笹岡; 良司松井; 雅俊湯村; 和義川北
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2014-07-31
Filing date: 2014-07-31
Publication date: 2019-03-13
Anticipated expiration: 2034-07-31
Also published as: JP2016034107A

Description

本発明は、水晶振動片、水晶振動素子及び水晶振動片の製造方法に関する。

一定の周波数の発振信号を出力するための振動子乃至発振器に利用される水晶振動片として、ＡＴカット水晶振動片等の平板状のものが知られている。また、このような平板状の水晶振動片において、エネルギーの漏洩低減等によって周波数特性を向上させるために側面（外周面）を主面の平面視における外側に膨らむように（すなわち凸状に）形成したメサ型の水晶振動片が知られている（例えば特許文献１及び２）。

特許文献１及び２では、メサ型のＡＴカット水晶振動片の製造方法として、水晶の異方性を利用して、水晶振動片の側面を外側に膨らませる方法を開示している。具体的には、まず、マスクを介して平板状の水晶板をエッチングし、概略矩形の平板状の水晶振動片を形成する。このとき、水晶の異方性に起因して、水晶振動片の側面は、主面に対して傾斜する２つの結晶面（平面）から構成され、外側に膨らむ形状となる。次に、マスクを除去して水晶振動片を更にエッチングする。このとき、水晶の異方性に起因して、側面の主面側には新たな結晶面（平面）が現れる。すなわち、水晶振動片の側面は、４つ以上の結晶面（平面）から構成され、外側に膨らむ形状となる。その結果、２つの結晶面からメサ形状が形成される場合に比較して、メサ形状がなだらかになり、周波数特性が向上する。

特開２０１４−２７５０５号公報特開２０１４−２７５０６号公報

特許文献１及び２の水晶振動片の製造方法では、エッチングを２回行わなければならず、生産性が低下する。また、２回目のエッチングにおいては、マスクを介さずにエッチングを行い、また、これにより水晶の異方性を利用して側面の主面側に新たな結晶面を形成しているから、その新たな結晶面と主面との交差部の形状も水晶の異方性の影響を受け、主面の平面形状が複雑な形状になるおそれがある。その結果、主面の外周側で複雑な振動が生じ、クリスタルインピーダンス値が大きくなるなど、所望の特性を得られないおそれがある。

従って、簡便に製造可能で周波数特性が高いメサ型の水晶振動片、水晶振動素子及び水晶振動片の製造方法が提供されることが望まれる。

本発明の一態様に係る水晶振動片は、互いに平行な第１主面及び第２主面と、前記第１主面及び前記第２主面をその外周にてつなぎ、且つ、外側へ膨らむ側面と、を有し、前記側面は、前記第１主面に平行な方向に見て前記第１主面に対して傾斜する第１結晶面と、前記第１主面と前記第１結晶面との角部を曲面状に面取りする第１面取り面と、を有している。

好適には、前記第１結晶面及び前記第１面取り面を有する前記側面は、前記第１主面に沿う所定方向及び当該所定方向に直交する方向の４方に設けられ、前記第１主面及び第２主面の平面形状は、前記４方のうち２方に互いに平行な２辺を有するとともに前記４方のうち他の１方に前記２辺に直交する１辺を有する形状である。

好適には、前記第１結晶面は、前記第１主面に対して外側ほど前記第２主面側に位置するように傾斜しており、前記側面は、前記第２主面に対して外側ほど第１主面側に位置するように傾斜し、前記第１結晶面と交差する第２結晶面と、前記第２主面と前記第２結晶面との角部を曲面状に面取りする第２面取り面と、を更に有している。

本発明の一態様に係る水晶振動素子は、上記の水晶振動片と、前記第１主面及び前記第２主面に設けられた１対の励振電極と、を有している。

本発明の一態様に係る水晶振動片の製造方法は、水晶板の主面上に金属膜及びレジスト膜を順に形成する薄膜形成工程と、前記レジスト膜を露光及び現像してレジストマスクを形成するレジストマスク形成工程と、前記レジストマスクを介して前記金属膜をエッチングすることによって金属マスクを形成する金属マスク形成工程と、前記レジストマスク及び前記金属マスクを介して前記水晶板をエッチングする水晶エッチング工程と、を有し、前記水晶エッチング工程では、前記金属マスクの、前記レジストマスクから平面方向外側へ露出する縁部がエッチングされる条件で前記水晶板をエッチングする。

好適には、前記金属マスク形成工程では、前記金属マスクの縁部において、平面方向外側ほど薄くなり、前記水晶板とは反対側の表面が曲面状に傾斜するように前記金属膜をエッチングする。

上記の構成又は手順によれば、周波数特性の高いメサ型の水晶振動片を簡便に製造できる。

本発明の実施形態に係る水晶振動子の要部の構成を示す分解斜視図。図２（ａ）及び図２（ｂ）は図１のIIａ−IIａ線及びIIｂ−IIｂ線における水晶振動片の断面図。図２の領域IIIの拡大図。図２の水晶振動片の平面図。図５（ａ）〜図５（ｅ）は図２の水晶振動片の製造方法を説明する断面図。図６（ａ）〜図６（ｃ）は図５（ｄ）及び図５（ｅ）をより詳細に説明する拡大断面図。水晶振動片の変形例を示す断面図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。

図１は、本発明の実施形態に係る水晶振動子１（以下、「水晶」は省略）の概略構成を示す分解斜視図である。

振動子１は、例えば、凹部３ａが形成された素子搭載部材３と、凹部３ａに収容された水晶振動素子５（以下、「水晶」は省略）と、凹部３ａを塞ぐ蓋部材７とを有している。

振動子１は、例えば、蓋部材７により凹部３ａが塞がれた状態で、概ね薄型の直方体状であり、その寸法は適宜に設定されてよい。例えば、比較的小さいものでは、長辺又は短辺の長さが１〜２ｍｍであり、厚さが０．２〜０．４ｍｍである。凹部３ａは蓋部材７により封止され、その内部は、例えば、真空とされ、又は、適宜なガス（例えば窒素）が封入されている。

素子搭載部材３は、例えば、素子搭載部材３の主体となる基体９と、振動素子５を実装するための素子搭載パッド１１と、振動子１を不図示の回路基板等に実装するための外部端子１３とを有している。基体９は、セラミック等の絶縁材料からなり、上記の凹部３ａを構成している。素子搭載パッド１１及び外部端子１３は、例えば、金属等からなる導電層により構成されており、基体９内に配置された不図示の導体等によって互いに接続されている。蓋部材７は、例えば、金属から構成され、素子搭載部材３の上面にシーム溶接等により接合されている。

振動素子５は、例えば、水晶振動片１５（以下、「水晶」は省略）と、振動片１５に電圧を印加するための１対の励振電極１７（一方の励振電極１７は振動片１５に隠れて不図示）と、振動素子５を素子搭載パッド１１に実装するための１対の引出電極１９とを有している。

振動片１５は、例えば、概ね長方形の板状に形成されている。振動片１５は、例えば、ＡＴカット水晶振動片からなる。すなわち、振動片１５は、水晶のＸ軸（電気軸）、Ｙ軸（機械軸）及びＺ軸（光学軸）からなる直交座標系をＸ軸回りに３５°１５′の角度（図中、θ）で回転させたＸ軸、Ｙ′軸及びＺ′軸からなる直交座標系において、ＸＺ′平面に沿って水晶から切り出された平板からなる。そして、振動片１５は、Ｘ軸に平行な長辺、Ｚ′軸に平行な短辺を有する矩形状とされ、Ｙ′軸方向に厚みを有している。

１対の励振電極１７は、例えば、振動片１５の両主面の中央側に層状に設けられている。１対の引出電極１９は、励振電極１７から引き出されて振動片１５の長手方向（Ｘ軸方向）の一端側部分に設けられている。１対の励振電極１７及び１対の引出電極１９は、例えば、振動素子５の両主面のいずれを凹部３ａの底面側としてもよいように、振動片１５の、その長手方向（Ｘ軸方向）に延びる不図示の中心線に対して１８０°回転対称の形状に形成されている。

振動素子５は、主面を凹部３ａの底面に対向させて凹部３ａに収容される。引出電極１９は、不図示のバンプにより素子搭載パッド１１に接合される。これにより、振動素子５は、素子搭載部材３に片持ち梁のように支持される。また、１対の励振電極１７は、１対の素子搭載パッド１１と電気的に接続され、ひいては、複数の外部端子１３のいずれか２つと電気的に接続される。バンプは、例えば、導電性接着剤からなる。

図２（ａ）及び図２（ｂ）は図１のIIａ−IIａ線及びIIｂ−IIｂ線における振動片１５の断面図である。図３は、図２（ａ）の領域IIIの拡大図である。

振動片１５は、互いに平行な第１主面２１Ａ及び第２主面２１Ｂと、これら主面の平面視において振動片１５の長辺を構成する第１側面２３Ａ及び第２側面２３Ｂ（図２（ａ））と、主面の平面視において振動片１５の短辺を構成する第３側面２３Ｃ及び第４側面２３Ｄ（図２（ｂ））とを有している。なお、以下において、第１主面２１Ａ及び第２主面２１Ｂを特に区別せずに「主面２１」ということがあり、また、第１側面２３Ａ〜第４側面２３Ｄを特に区別せずに「側面２３」ということがある。

振動片１５は、いわゆるメサ型の水晶振動片として構成されており、各側面２３は、主面２１の平面視における外側へ膨らむように構成されている。より具体的には、例えば、各側面２３は、各側面２３を外側へ膨らますように傾斜するとともに互いに交差する２つの結晶面（２３ａ及び２３ｂ）と、その結晶面と主面２１との角部を面取りする２つの面取り面（２３ｃ及び２３ｄ）とを有している。

なお、複数の側面２３間において、結晶面及び面取り面の形状や傾斜角等は互いに異なるが、全ての結晶面及び面取り面に互いに異なる符号（１６種の符号）を付すと、却って説明が煩雑になる。そこで、結晶面及び面取り面については、複数の側面２３間において同一の呼称及び符号を用いることとする。具体的には、第１主面２１Ａ側の結晶面を第１結晶面２３ａ、第２主面２１Ｂ側の結晶面を第２結晶面２３ｂ、第１主面２１Ａと第１結晶面２３ａとの角部を面取りする面取り面を第１面取り面２３ｃ、第２主面２１Ｂと第２結晶面２３ｂとの角部を面取りする第２面取り面２３ｄとする。

第１結晶面２３ａ及び第２結晶面２３ｂは、結晶格子の幾何学的規則性に起因して直交座標系ＸＹＺ（ＺＹ′Ｚ′）に対して水晶に固有の角度で形成される面であり、また、図３に特に示すように平面である。一方、第１面取り面２３ｃ及び第２面取り面２３ｄは、結晶面ではなく、また、図３に特に示すように曲面（主面２１及び側面２３に沿う方向に見て曲線）である。

結晶面は水晶に固有であるから、ＡＴカット型の振動片１５において、第１結晶面２３ａ及び第２結晶面２３ｂは公知のもの（例えば特許文献１及び２参照）と同様である。例えば、第１側面２３Ａの第１結晶面２３ａ及び第２側面２３Ｂの第２結晶面２３ｂはｍ面であり、第１側面２３Ａの第２結晶面２３ｂ及び第２側面２３Ｂの第１結晶面２３ａはｒ面等のｍ面以外の結晶面である。各結晶面の大きさ等は適宜に設定されてよい。

第１面取り面２３ｃ及び第２面取り面２３ｄは、適宜な大きさを有していてよい。例えば、これら面取り面の結晶面から主面２１までの長さは、平面視して、１μｍ以上である。なお、エッチングの加工精度の限界によって必然的に生じる曲面は、平面視して、１μｍ未満である。また、例えば、これら面取り面の結晶面から主面２１までの長さは、面取りする結晶面の長さの１／１０以上１／２以下である。具体的には、例えば、平面視して、３〜８０μｍとなっている。この大きさであれば、単に２つの結晶面から側面２３が構成される場合に比較して、エネルギーの漏洩低減等の効果向上が大いに期待される。

図４は、振動片１５の平面図である。

平面視においては、第１主面２１Ａの外側に第１面取り面２３ｃが位置し、その外側に第１結晶面２３ａが位置している。第１面取り面２３ｃ及び第１結晶面２３ａは、第１側面２３Ａ、第２側面２３Ｂ及び第４側面２３Ｄにおいては、その全体に亘って形成されている。

一方、第３側面２３Ｃにおいては、第１面取り面２３ｃ及び第１結晶面２３ａは、中央側部分にのみ形成されている。第３側面２３Ｃの両側部分は、例えば、主面２１に概ね直交する平面状とされている。ただし、第３側面２３Ｃの両側部分は、中央側部分と同様に、第１面取り面２３ｃ及び第１結晶面２３ａから構成されてもよいし、また、中央側部分とは異なる大きさ及び／又は角度でメサ形状が形成されてもよい。

第１主面２１Ａの平面形状は、概ね矩形状である。第１主面２１Ａの４方の外縁のうち、第１側面２３Ａ、第２側面２３Ｂ及び第４側面２３Ｄに沿う３つは直線状である。なお、これらの３辺が交差する角部は面取りされていてもよい。第１主面２１Ａの４方の外縁のうち、第３側面２３Ｃ側（引出電極１９側）の１つは中央側と両側との間に段差が生じている。ただし、このような段差が生じないようにされてもよい。

なお、図４を参照して第１主面２１Ａ側について説明したが、第２主面２１Ｂ側についても同様である。例えば、第２主面２１Ｂの平面形状は、４つの側面２３が位置する４方のうち２方（第１側面２３Ａ側及び第２側面２３Ｂ側）に互いに平行な２辺を有するとともに４方のうち他の１方（第４側面２３Ｄ側）に前記の２辺に直交する１辺を有する形状である。

図５（ａ）〜図５（ｅ）は振動片１５の製造方法を説明するための図２（ａ）に対応する断面図である。

まず、図５（ａ）に示すように、振動片１５が多数個取りされる水晶板３１（ウェハ）が準備される。例えば、人工水晶に対してランバード加工及びスライシングを行うことによって、図１を参照して説明した角度で水晶板が切り出される。さらに、その切り出された水晶板に対してラッピング、エッチング及び／又はポリッシングを行うことにより、主面２１となる面を有する水晶板３１が形成される。

次に、図５（ｂ）に示すように、両主面２１に金属膜３３及びレジスト膜３５を順に積層する。具体的には、例えば、金属膜３３は、クロムからなり、スパッタリング法若しくはめっき法により形成される。また、例えば、レジスト膜３５は、ポジ型及びネガ型のいずれのフォトレジストであってもよく、スピンコート法により形成される。

次に、図５（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィーによってレジスト膜３５を所定の形状にパターニングする。すなわち、不図示のマスクを介してレジスト膜３５を露光し、その後、薬液によって不要部分を除去する現像を行い、レジストマスク３７を形成する。レジストマスク３７の平面形状は、振動片１５の平面形状と概略同様（例えば相似に近い）である。

次に、図５（ｄ）に示すように、レジストマスク３７を介して金属膜３３をウェットエッチング等によりエッチングし、金属マスク３９を形成する。金属マスク３９の平面形状及び大きさは、レジストマスク３７の平面形状及び大きさと概略同様である。

次に、図５（ｅ）に示すように、レジストマスク３７及び金属マスク３９を介して水晶板３１をウェットエッチング等によりエッチングし、振動片１５を形成する。具体的には、水晶板３１を両主面２１側からエッチングしていくと、両主面２１に穴が形成される。第１主面２１Ａの穴の内面には第１結晶面２３ａが現れ、第２主面２１Ｂの穴の内面には第２結晶面２３ｂが現れる。さらにエッチングを進めると、両主面２１の穴が繋がり（第１結晶面２３ａ及び第２結晶面２３ｂが交差し）、メサ型の側面２３が形成される。

なお、図５（ｃ）〜図５（ｅ）に示すように、第１主面２１Ａ側と第２主面２１Ｂ側とで、レジストマスク３７及び金属マスク３９の縁部の位置は適宜にずらされてよい。このように縁部の位置をずらすことにより、水晶の異方性に起因する、エッチングレートの第１主面２１Ａ側と第２主面２１Ｂ側との相違に関わらず、適宜な位置にて第１結晶面２３ａと第２結晶面２３ｂとを交差させることができる。別の観点では、第１結晶面２３ａ及び第２結晶面２３ｂの相対的な大きさ及び位置を調整することができる。

図６（ａ）〜図６（ｃ）は水晶板３１のエッチング工程（図５（ｄ）〜図５（ｅ））をより詳細に説明するための図である。

図６（ａ）は、図５（ｄ）の領域VIの拡大図である。この図に示すように、レジストマスク３７の縁部は、外側ほど薄くなり、また、表面（金属膜３３とは反対側の面）が外側に膨らむ曲面状（断面視において曲線状）に形成されている。

このような縁部の形状は適宜に形成することができる。例えば、フォトレジストとしてポジ型のものを用い、露光の際に光の強度を適宜に（例えば比較的低く）設定すると、レジスト膜３５の深い位置では光が散乱してレジスト膜３５の溶解性が十分に増大しない。その結果、現像において深い位置ほどレジスト膜３５が残存し、縁部が外側ほど薄くなる。また、光がレジスト膜３５を透過する初期ほど光の散乱の量が多いことなどにより、縁部の表面は外側に膨らむ曲面状になる。また、例えば、適宜な光学系によって、光を拡張しつつネガ型のレジスト膜３５を露光すると、溶解性が低下する部分が深い位置ほど外側に広がる。その結果、縁部は外側ほど薄くなる。また、このとき、光がレジスト膜３５を透過する初期ほど光の散乱の量が多く、幅広い範囲で溶解性が低下するから、縁部の表面は外側に膨らむ曲面状になる。

レジストマスク３７と同様に、金属マスク３９の縁部は、外側ほど薄くなり、また、表面（水晶板３１とは反対側の面）が外側に膨らむ曲面状（断面視において曲線状）に形成されている。従って、レジストマスク３７の縁部と金属マスク３９の縁部においては、レジストマスク３７と金属マスク３９との間に微少な空間が存在していることとなる。

このような金属マスク３９の縁部の形状は適宜に形成することができる。例えば、金属膜３３のエッチングの時間を長くしたり、金属膜３３のエッチングの薬液の種類を適宜に選択したり、金属膜３３のエッチングの薬液の濃度を高くしたりすると、金属膜３３のエッチングがレジストマスク３７の下まで行われ、いわゆるアンダーカットが生じる。このアンダーカットにおけるＸＺ′平面の内側へのエッチング量は、初期にエッチングされる側（レジストマスク３７）側ほど大きくなるので、金属マスク３９は、外側ほど薄くなるように傾斜する。また、レジストマスク３７の縁部が外側ほど薄く形成されていると、アンダーカットにおいては、レジストマスク３７の変形等によってレジストマスク３７側ほど薬液の流入及び流出が容易化される。その結果、レジストマスク３７側において金属膜３３のエッチングが進みやすくなり、金属マスク３９の縁部の傾斜面は、外側に膨らむ曲面状になる。

図６（ｂ）は、図６（ａ）の状態から第１主面２１Ａのエッチングが進んだ状態を示している。なお、図中の点線は、図６（ａ）における第１主面２１Ａを示している。記述のように、第１主面２１Ａのエッチングによって、第１結晶面２３ａが現れる。なお、厳密には、図６（ｂ）の第１結晶面２３ａは更にエッチングされるので、図６（ｂ）に示す第１結晶面２３ａは、図２等に示した最終的な第１結晶面２３ａと同一ではないが、便宜上、同一の符号を付している。後述する図６（ｃ）における第１結晶面２３ａ及び第１面取り面２３ｃも同様である。

図６（ｃ）は、図６（ｂ）の状態からさらにエッチングが進んだ状態を示している。なお、図中の点線は、図６（ｂ）における水晶板３１及び金属マスク３９を示している。エッチングの時間を長くしたり、エッチングの薬液の種類を適宜に選択したり、エッチングの薬液の濃度を高くしたり、水晶のエッチングの薬液に金属のエッチングの薬液を混ぜたりすると、金属マスク３９の縁部もエッチングされ、金属マスク３９の縁部の位置は内側へ移動する。これに伴い、水晶板３１は、金属マスク３９の縁部が除去された位置にて、レジストマスク３７側からエッチングされる。外側位置ほどエッチングされる時間が長くなるから、外側ほど深くエッチングされ、外側ほど低くなるように傾斜する第１面取り面２３ｃが形成される。また、金属マスク３９の縁部の位置が内側になるほど、レジストマスク３７によって金属マスク３９の縁部に対する薬液の流入及び流出はしにくくなり、金属マスク３９の縁部の移動は遅くなる。その結果、第１面取り面２３ｃは外側に膨らむ曲面状になる。

また、金属マスク３９の縁部が外側ほど薄くなる形状であると、縁部の外側の薄い部分が速やかにエッチングされて縁部の位置が速やかに内側に移動し、その後、縁部の位置の内側への移動が遅くなる。これによっても、第１面取り面２３ｃは外側に膨らむ曲面状になる。

ここで、水晶板３のエッチングの薬液で金属マスク３９の縁部がエッチングされ、金属マスク３９の縁部の位置が内側へ移動する現象について説明する。本実施形態に記載されている金属マスク３９は、水晶板３をエッチングする前、金属マスク３９の縁部が外側ほど薄くなり、または、表面が外側に膨らむ曲面形状に形成されているので、水晶板３のエッチングの薬液に浸漬させたとき、金属マスク３９の縁部付近の水晶板３のエッチング液は移動（循環）しにくくなる。このため、金属マスク３９の縁部において、水晶板３のエッチングの薬液中の酸素と金属マスク３９の縁部とが反応し、金属マスク３９の縁部に不動態膜が形成されにくくなり、この結果、金属マスク３９の縁部からエッチングされる。つまり、本実施形態では、金属マスク３９の形状を変えることで、水晶板３のエッチングの薬液に浸漬させたときに金属マスク３９の縁部において薬液の移動を低減させ、金属マスク３９の縁部に不動態膜を形成させず、金属マスク３９を水晶板３と同時にエッチングさせている。

図５及び図６を参照して説明した工程においては、振動片１５は概ね全体の形状が形成されるものの、水晶板３１からはまだ切り離されていない。例えば、図４において点線で示すように、振動片１５の第３側面２３Ｃの両端は、水晶板３１のうちの枠状に残った部分に接続されている。従って、上述したメサ形状は、第１側面２３Ａ、第２側面２３Ｂ及び第４側面２３Ｄの全体と、第３側面２３Ｃの中央側とに形成される。

その後、水晶板３１には、１対の励振電極１７及び１対の引出電極１９の形成、及び、周波数特性の検査・調整等が行われ、エッチング等によって振動片１５の第３側面２３Ｃ側の両側部分が水晶板３１の枠状部分から分離され、振動素子５が得られる。

なお、振動片１５を水晶板３１の枠状部分から分離する際には、図５及び図６を参照して説明したエッチングと同様のエッチングによって第３側面２３Ｃの両側部分を形成し、第３側面２３Ｃの両側部分もメサ形状としてもよい。

以上のとおり、本実施形態では、振動片１５は、互いに平行な第１主面２１Ａ及び第２主面２１Ｂと、第１主面２１Ａ及び第２主面２１Ｂをその外周にてつなぎ、且つ、外側へ膨らむ側面２３と、を有している。側面２３は、第１主面２１Ａに平行な方向に見て第１主面２１Ａに対して傾斜する第１結晶面２３ａと、第１主面２１Ａと第１結晶面２３ａとの角部を曲面状に面取りする第１面取り面２３ｃと、を有している。

従って、第１結晶面２３ａ及び第２結晶面２３ｂに相当する２つの結晶面のみによってメサ形状を実現する場合に比較して、第１面取り面２３ｃによってメサ形状がなだらかな形状となり、エネルギーの漏洩等が効果的に低減され、周波数特性が向上する。また、このような形状は、図５及び図６を参照して説明した製造方法によって簡便に形成される。

また、本実施形態では、第１結晶面２３ａ及び第１面取り面２３ｃを有する側面２３は、第１主面２１Ａに沿う所定方向（Ｘ軸方向）及び当該所定方向に直交する方向（Ｚ′軸方向）の４方に設けられている。第１主面２１Ａ及び第２主面２１Ｂの平面形状は、前記４方のうち２方（第１側面２３Ａ側及び第２側面２３Ｂ側）に互いに平行な２辺を有するとともに前記４方のうち他の１方（第４側面２３Ｄ側）に前記２辺に直交する１辺を有する形状である。

すなわち、第１主面２１Ａ及び第２主面２１Ｂの平面形状は、第３側面２３Ｃ側を除いて矩形に近く、単純である。従って、第１主面２１Ａ及び第２主面２１Ｂの外縁の形状に起因して予期しないスプリアスが生じることが低減される。なお、特許文献１及び２のようにマスクを介さずにエッチングを行うことによって、４側面のそれぞれにおいて、４以上の結晶面を形成した場合、主面の４方の外縁のうち少なくとも２つは直線にならない。

また、本実施形態では、第１結晶面２３ａは、第１主面２１Ａに対して外側ほど第２主面２１Ｂ側に位置するように傾斜している。側面２３は、第２主面２１Ｂに対して外側ほど第１主面２１Ａ側に位置するように傾斜し、第１結晶面２３ａと交差する第２結晶面２３ｂと、第２主面２１Ｂと第２結晶面２３ｂとの角部を曲面状に面取りする第２面取り面２３ｄと、を更に有している。

すなわち、交差する２つの結晶面を有する側面に面取り面が設けられているから、例えば、後述する変形例（図７）に比較して、メサ形状が全体として均等に膨らむ。その結果、一対の励振電極１７を設け、電圧を印加したとき、エネルギーの漏洩等が効果的に低減され、周波数特性が向上する。例えば、従来では７５〜１００Ωだったクリスタルインピーダンス値が、従来と同じ周波数の振動片５では２０〜６０Ωとなり、クリスタルインピーダンス値が大きくなることを軽減させることができる。

また、本実施形態では、振動片１５の製造方法は、水晶板３１の主面上に金属膜３３及びレジスト膜３５を順に形成する薄膜形成工程（図５（ｂ））と、レジスト膜３５を露光及び現像してレジストマスク３７を形成するレジストマスク形成工程（図５（ｃ））と、レジストマスク３７を介して金属膜３３をエッチングすることによって金属マスク３９を形成する金属マスク形成工程（図５（ｄ））と、レジストマスク３７及び金属マスク３９を介して水晶板３１をエッチングする水晶エッチング工程（図５（ｅ））と、を有している。水晶エッチング工程では、金属マスク３９の、レジストマスク３７から平面方向外側へ露出する縁部がエッチングされる条件で水晶板３１をエッチングする。

従って、図６（ｃ）を参照して説明したように、金属マスク３９の縁部位置の移動を利用して第１面取り面２３ｃ及び第２面取り面２３ｄを形成することができる。金属マスク３９の縁部の移動は、エッチング条件を適宜に調整することだけで実現可能である。すなわち、本実施形態では、４つの結晶面からメサ形状を形成する場合のように、マスクを介したエッチングと、マスクを介さないエッチングとの２回のエッチングをする必要はなく、製造方法が簡便である。

また、本実施形態では、レジストマスク形成工程（図５（ｃ））では、レジストマスク３７の縁部において、平面方向外側ほど薄くなり、金属膜３３とは反対側の表面が曲面状に傾斜するようにレジストマスク３７を形成する。金属マスク形成工程（図５（ｄ））では、金属マスク３９の縁部において、平面方向外側ほど薄くなり、水晶板３１とは反対側の表面が曲面状に傾斜するように金属膜３３をエッチングする。

従って、図６を参照して説明したように、レジストマスク３７及び金属マスク３９の曲面形状を水晶板３１に対して転写するかのように、振動片１５に曲面状の第１面取り面２３ｃ及び第２面取り面２３ｄを形成できる。レジストマスク３７及び金属マスク３９の縁部における曲面形状の形成、及び、その形状の水晶板３１への転写は、エッチング条件の調整によって可能であることから、製造方法が複雑化することもない。

図７は、変形例に係る振動片２１５を示す図２（ａ）に対応する断面図である。

この変形例に示すように、側面２２３（第１側面２２３Ａ及び第２側面２２３Ｂ）において、結晶面は、一つのみであってもよい。結晶面２２３ａ（第１結晶面の一例）は、例えば、ｒ面である。この変形例において、第１面取り面２２３ｃ及び第２面取り面２２３ｄは、結晶面２２３ａと、第１主面２２１Ａ及び第２主面２２１Ｂとの角部を面取りしている。

変形例の製造方法は、概略、実施形態の製造方法と同様である。ただし、水晶板３１をエッチングするときのマスクの形状及びエッチング時間等の条件を変えることによって、側面２２３が一の結晶面２２３ａのみを含むように形成することができる。例えば、第１主面２２１Ａ側のレジストマスク及び金属マスクと、第２主面２２１Ｂ側のレジストマスク及び金属マスクの形状及び位置を同一とする。そして、第１主面２２１Ａ側のエッチングによって形成された水晶板３１の穴と、第２主面２２１Ｂ側のエッチングによって形成された水晶板３１の穴とが繋がった後もエッチングを十分に継続する。これにより、ｍ面が消失してｒ面が残る。

本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。

水晶振動片が搭載される水晶デバイスは、水晶振動子に限定されず、例えば、発振回路を含む水晶発振器であってもよい。また、振動子や発振器の構造は、実施形態に例示したものに限定されず、Ｈ型の素子搭載部材を有するものなど、適宜な構造とされてよい。水晶振動片は、ＡＴカットのものに限定されず、ＢＴカットやＧＴカットのものであってもよい。また、水晶振動素子は、１対の引出電極が両主面に設けられるものでなくてもよいし、実装の向きが固定的なものであってもよい。

５…振動素子（水晶振動素子）、１５…振動片（水晶振動片）、２１Ａ…第１主面、２１Ｂ…第２主面、２３Ａ…第１側面、２３Ｂ…第２側面、２３Ｃ…第３側面、２３Ｄ…第４側面、２３ａ…第１結晶面、２３ｂ…第２結晶面、２３ｃ…第１面取り面、２３ｄ…第２面取り面。

Claims

互いに平行な第１主面及び第２主面と、
前記第１主面及び前記第２主面をその外周にてつなぎ、且つ、外側へ膨らむ側面と、
を有し、
前記側面は、
前記第１主面に平行な方向に見て前記第１主面に対して傾斜する第１結晶面と、
前記第１主面と前記第１結晶面との角部を曲面状に面取りする第１面取り面と、を有している
水晶振動片。
前記第１結晶面及び前記第１面取り面を有する前記側面は、前記第１主面に沿う所定方向及び当該所定方向に直交する方向の４方に設けられ、
前記第１主面及び第２主面の平面形状は、前記４方のうち２方に互いに平行な２辺を有するとともに前記４方のうち他の１方に前記２辺に直交する１辺を有する形状である
請求項１に記載の水晶振動片。
前記第１結晶面は、前記第１主面に対して外側ほど前記第２主面側に位置するように傾斜しており、
前記側面は、
前記第２主面に対して外側ほど第１主面側に位置するように傾斜し、前記第１結晶面と交差する第２結晶面と、
前記第２主面と前記第２結晶面との角部を曲面状に面取りする第２面取り面と、を更に有している
請求項１又は２に記載の水晶振動片。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の水晶振動片と、
前記第１主面及び前記第２主面に設けられた１対の励振電極と、
を有した水晶振動素子。