JP6570388B2 - 圧電振動片及び圧電振動子 - Google Patents

Description

本発明は、圧電振動片及び圧電振動子に関するものである。

従来より、ＡＴカット水晶基板より形成される圧電振動片は、圧電板と、圧電板の表裏面にそれぞれ形成された励振電極と、を備えている。圧電振動片は、励振電極間に電圧が印加されることで、厚みすべり振動する。

ところで、上述した圧電振動片では、小型化を図ると、振動領域（励振電極が形成された部分）で発生した振動が、圧電振動片の周縁部へ伝播し易くなる。振動が圧電振動片の周縁部に伝播すると、周縁部で不要振動が誘発される。
そこで、圧電板の表裏面のうち、少なくとも一方の面にメサ部を形成した、いわゆるメサ型の圧電振動片が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。メサ型の圧電振動片では、振動領域となる圧電板の中央領域の厚みを、圧電板の周縁部の厚みよりも厚くすることができ、振動エネルギーを振動領域内に閉じ込めることが可能になる。よって、圧電振動片のクリスタルインピーダンス（以下、ＣＩ値）を低減することが可能になる。

特開２０１３−１９７８２６号公報

しかしながら、特許文献１に開示される構成では、メサ部の側面が階段状に形成されているため、各段差の境界部分や、メサ部の頂面と側面との境界部分、圧電板のうちメサ部よりも外側に位置する部分とメサ部の側面との境界部分、等で角度が大きく切り替わっている。この場合、振動領域で発生する振動が圧電板の外周に向けて伝播する際に、上述した各境界部分でスプリアス振動が誘発される。その結果、圧電振動片の振動特性が低下するという課題がある。

本発明に係る態様は、優れた振動特性を備える小型の圧電振動片及び圧電振動子を提供することを目的とする。

（１）本発明に係る一態様の圧電振動片は、ＡＴカット水晶基板により形成された圧電板と、前記圧電板のうち厚さ方向で対向する第１面と第２面とにそれぞれ形成された励振電極と、を備え、少なくとも前記第１面には、前記励振電極が形成されている頂面と、前記頂面の外周縁に接続され、前記頂面を取り囲む側面と、が形成され、前記側面は、前記頂面に対する傾斜角度が互いに異なり前記厚さ方向に連なる複数の斜面を含み、前記圧電板の面方向における前記複数の斜面の外形は、前記頂面から離間するものほど大きくなっていることを特徴とする。
上記（１）の態様によれば、圧電板の面方向における側面（斜面）の外形が頂面から離間するものほど大きくなっているため、厚さ方向で隣り合う面同士が垂直に交わる階段状の側面に比べて、厚さ方向で隣り合う面同士がなす角度を緩やかにすることができる。そのため、厚さ方向で隣り合う面の境界部分において、不要振動が誘発されるのを抑制できる。
また、頂面と側面との境界部分、及び圧電板のうち側面の外側に連なる部分と側面との境界部分のうち、少なくとも一方の境界部分での傾斜角度が、側面が頂面に対して一様な傾斜角度で形成されている場合に比べて緩やかになる。そのため、少なくとも一方の境界部分において、不要振動が誘発されるのを抑制できる。
その結果、ＣＩ値を低減して、振動特性を向上させることができる。

（２）上記（１）の態様において、前記厚さ方向から見た平面視で、前記圧電板は、前記ＡＴカット水晶基板のＺ´軸方向を長手方向とする矩形状に形成されていてもよい。
上記（２）の場合、圧電板を小型化した場合であっても低いＣＩ値を維持できる。
すなわち、ＡＴカット水晶基板はＸ軸とＺ´軸で構成される。このような構成のもと、ＡＴカット水晶基板が厚み滑り振動をしているとき、Ｘ軸とＺ´軸では電気偏極が生じる。電気偏極は電荷の偏りであり、Ｘ軸では正弦波状、Ｚ´軸では直線状になる。電気偏極が直線状になるＺ´軸を長辺とすることで、最も強い電荷が生じる辺を長くすることができる。強い電荷が生じる領域が広がれば、よりＣＩ値は低くなる。したがって、Ｚ´軸を長辺とすることでより低いＣＩ値を維持することが可能となる。

（３）上記（１）又は（２）の態様において、前記圧電板のうち前記ＡＴカット水晶基板のＺ´軸方向に離間した両端部には、前記圧電板の面方向に突出する突出部が、それぞれ形成されていてもよい。
上記（３）の場合、パッケージに圧電振動片を実装するためのマウント領域として、突出部を利用することで、振動領域（励振電極が形成されている部分）とマウント領域との間の間隔を確保できる。これにより、振動領域で発生する振動エネルギーがマウント領域を経て実装部材やパッケージに伝播するのを抑制し、振動漏れを抑制できる。また、圧電板と実装部材との付着面積を確保できるので、実装部材と圧電板との接合強度を確保できる。

（４）上記（１）から（３）何れか１つの態様において、前記側面は、前記厚さ方向に沿う断面視で、内周縁と外周縁とを結ぶ仮想直線に対して前記頂面側に膨出していてもよい。
上記（４）の場合、例えば、側面が圧電板の外周端面に連なる場合に、頂面と側面との境界部分、及び圧電板の外周端面と側面との境界部分の双方での境界部分での傾斜角度が、側面が頂面に対して一様な傾斜角度で形成されている場合に比べて緩やかになる。そのため、これらの境界部分において不要振動が誘発されるのを抑制できる。

（５）上記（１）から（３）何れか１つの態様において、前記側面は、前記厚さ方向に沿う断面視で、内周縁と外周縁とを結ぶ仮想直線に対して前記頂面側とは反対側に窪んでいてもよい。
上記（５）の場合、例えば、圧電板のうち側面の外側に側面を取り囲む辺縁部を形成した場合に、側面と辺縁部との境界部分での傾斜角度が、側面が頂面に対して一様な傾斜角度で形成されている場合に比べて緩やかになる。そのため、この境界部分において不要振動が誘発されるのを抑制できる。

（６）上記（１）から（５）何れか１つの態様において、前記斜面の表面粗さは、算術平均粗さＲａで１０ｎｍより小さく、最大高さＲｙで１００ｎｍより小さくてもよい。
上記（６）の場合、圧電板表面の凹凸を小さくできるので、凹凸部分で不要振動が誘発されるのを抑制できる。その結果、更なる振動特性の向上を図ることができる。

（７）上記（１）から（６）何れか１つの態様において、前記平面視で、前記圧電板の最大長さ寸法は、２．５ｍｍ未満になっていてもよい。
上記（７）の場合、圧電振動片が小型であっても、上述の境界部分において不要振動が誘発されるのを抑制できる。

（８）本発明に係る一態様の圧電振動子は、上記（１）から（７）何れか１つの態様の圧電振動片と、前記圧電振動片が実装されるパッケージと、を備えることを特徴とする。
上記（８）の態様によれば、上述した圧電振動片を備えているため、優れた振動特性を備える小型の圧電振動子を得ることができる。

本発明に係る態様によれば、優れた振動特性を備える小型の圧電振動片及び圧電振動子を提供することができる。

第１実施形態に係る圧電振動片を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線に相当する部分断面図である。 第１実施形態に係る圧電振動子の分解斜視図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に相当する断面図である。 第１実施形態に係る圧電振動片の製造工程の手順を示す断面図である。 第２実施形態に係る圧電振動片を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＶｂ−Ｖｂ線に相当する部分断面図である。 圧電振動片の他の構成を示す部分断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
最初に、第１実施形態の圧電振動片及び圧電振動子について説明する。
図１は、第１実施形態に係る圧電振動片１０を示す図である。図１（ａ）は圧電振動片１０の平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線に相当する部分断面図である。図２は、第１実施形態に係る圧電振動子１の分解斜視図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に相当する断面図である。
図１〜図３に示すように、圧電振動片１０は、圧電板１１と、励振電極５１Ａ，５１Ｂ（第１励振電極５１Ａ，第２励振電極５１Ｂ）と、マウント電極１３Ａ，１３Ｂと、引き回し配線１６Ａ，１６Ｂと、を備える。

圧電板１１は、ＡＴカット水晶基板により形成され、励振電極５１Ａ，５１Ｂによる印加電圧により、厚みすべりモードで振動する。
ここで、ＡＴカットは、人工水晶の結晶軸である電気軸（Ｘ軸）、機械軸（Ｙ軸）及び光学軸（Ｚ軸）の３つの結晶軸のうち、Ｚ軸に対してＸ軸周りに３５度１５分だけ傾いた方向（Ｚ´軸方向）に切り出す加工手法である。ＡＴカットによって切り出された圧電板１１を有する圧電振動片１０は、周波数温度特性が安定しており、構造や形状が単純で加工が容易であり、ＣＩ値が低いという利点がある。
なお、以下の説明において、各図の構成を説明する際には、ＸＹ´Ｚ´座標系を用いる。このＸＹ´Ｚ´座標系のうち、Ｙ´軸はＸ軸及びＺ´軸に直交する軸である。また、Ｘ軸方向、Ｙ´軸方向及びＺ´軸方向は、図中矢印方向を＋方向とし、矢印とは反対の方向を−方向として説明する。

圧電板１１は、Ｙ´軸方向から見た平面視で、Ｚ´軸方向を長手方向とする矩形状に形成されている。圧電板１１は、厚さ方向がＹ´軸方向に沿って形成されている。圧電板１１は、Ｙ´軸方向＋側に第１面１１Ａと、Ｙ´軸方向−側に第２面１１Ｂと、ＸＺ´平面外側に第１面１１Ａと第２面１１Ｂとを接続する外周端面１１Ｃと、を有している。
なお、本実施形態において、圧電板１１は、最大長さ寸法（本実施形態ではＺ´軸方向の寸法）が２．５ｍｍ未満になっている。

図１〜図３に示すように、圧電板１１の第１面１１Ａは、中央部に形成された第１メサ部（メサ部）２０と、第１メサ部２０の周囲を取り囲む辺縁面２４と、を含む。また、圧電板１１の第２面１１Ｂは、中央部に形成された第２メサ部（メサ部）３０と、第２メサ部３０の周囲を取り囲む辺縁面３４と、を含む。
なお、適宜に、Ｙ´軸方向から見た平面視でメサ部２０，３０より外側の圧電板１１の部分（辺縁面２４，辺縁面３４，外周端面１１Ｃを含む圧電板１１の部分）を、辺縁部４０と呼ぶ。

第１メサ部２０は、第１面１１Ａの中央部において、Ｙ´軸方向＋側に膨出している。第１メサ部２０は、第１頂面（頂面）２１と、第１頂面２１の周囲を取り囲む第１側面２２（側面）と、を有する。
第１頂面２１は、ＸＺ´軸方向に延在する平坦面となっている。第１頂面２１の外形は、Ｙ´軸方向から見た平面視において、Ｚ´軸方向を長手方向とする矩形状に形成されている。

第１側面２２は、第１頂面２１と辺縁面２４とを接続している。第１側面２２の外形は、Ｙ´軸方向から見た平面視において、第１頂面２１を取り囲む矩形枠状に形成されている。第１側面２２のうち、内周縁は第１頂面２１の外周縁の各辺に連続して形成され、外周縁は辺縁面２４の内周縁に連続して形成されている。第１側面２２は、Ｚ´軸方向＋側を向く面と、Ｚ´軸方向−側を向く面と、Ｘ軸方向−側を向く面と、Ｘ軸方向＋側を向く面と、を含んでいる。第１側面２２の各面はそれぞれ、第１頂面２１の外周縁から外側（＋Ｚ´軸方向、−Ｚ´軸方向、−Ｘ軸方向、＋Ｘ軸方向）に向かうに従い、−Ｙ´軸方向に向かって延在している。

ここで、第１側面２２は、Ｙ´軸方向において、第１頂面２１に対する傾斜角度が互いに異なる複数の斜面（第１斜面上段２２ａ，第１斜面下段２２ｂ）が連なって形成されている。この場合、第１側面２２は、Ｙ´軸方向に沿う断面視において、内周縁と外周縁とを結ぶ仮想直線Ｌ１に対してＹ´軸方向＋側に膨出している。
第１斜面上段２２ａは、その内周縁が第１頂面２１の外周縁の各辺に接続されている。第１斜面上段２２ａは、第１頂面２１に対する傾斜角度が２０°未満に設定されている。

第１斜面下段２２ｂは、平面視において、第１斜面上段２２ａの周囲を取り囲んでいる。第１斜面下段２２ｂは、その内周縁が第１斜面上段２２ａの外周縁に接続されている。一方、第１斜面下段２２ｂの外周縁は、辺縁面２４の内周縁に接続されている。第１斜面下段２２ｂは、第１頂面２１に対する傾斜角度が第１斜面上段２２ａの傾斜角度よりも大きくなっている。この場合、第１斜面下段２２ｂは、第１斜面上段２２ａに対する傾斜角度が２０°未満に設定されている。

このように、各第１斜面２２ａ，２２ｂは、Ｙ´軸方向−側に位置するものほど、ＸＺ´軸方向の外形が大きくなっている。なお、第１斜面上段２２ａ及び第１斜面下段２２ｂは、幅寸法（Ｙ´軸方向から見た平面視において、内周縁から外周縁までの距離）がそれぞれ同等になっている。但し、第１斜面上段２２ａ及び第１斜面下段２２ｂの幅寸法は、適宜変更が可能である。

第２メサ部３０は、第２面１１Ｂの中央部において、Ｙ´軸方向−側に膨出している。第２メサ部３０は、第２頂面（頂面）３１と、第２頂面３１の周囲を取り囲む第２側面３２（側面）と、を有する。
第２頂面３１は、ＸＺ´軸方向に延在する平坦面となっている。第２頂面３１の外形は、Ｙ´軸方向から見た平面視において、Ｚ´軸方向を長手方向とする矩形状に形成されている。

第２側面３２は、第２頂面３１と辺縁面３４とを接続している。第２側面３２の外形は、Ｙ´軸方向から見た平面視において、第２頂面３１を取り囲む矩形枠状に形成されている。第２側面３２のうち、内周縁は第２頂面３１の外周縁の各辺に連続して形成され、外周縁は辺縁面３４の内周縁に連続して形成されている。第２側面３２は、Ｚ´軸方向＋側を向く面（不図示）と、Ｚ´軸方向−側を向く面（不図示）と、Ｘ軸方向−側を向く面と、Ｘ軸方向＋側を向く面と、を含んでいる。第２側面３２の各面はそれぞれ、第２頂面３１の外周縁から外側（＋Ｚ´軸方向、−Ｚ´軸方向、−Ｘ軸方向、＋Ｘ軸方向）に向かうに従い、＋Ｙ´軸方向に向かって延在している。

ここで、第２側面３２は、Ｙ´軸方向において、第２頂面３１に対する傾斜角度が互いに異なる複数の斜面（第２斜面上段３２ａ，第２斜面下段３２ｂ）が連なって形成されている。この場合、第２側面３２は、Ｙ´軸方向に沿う断面視において、内周縁と外周縁とを結ぶ仮想直線Ｌ２に対してＹ´軸方向−側に膨出している。
第２斜面上段３２ａは、その内周縁が第２頂面３１の外周縁の各辺に接続されている。第２斜面上段３２ａは、第２頂面３１に対する傾斜角度が２０°未満に設定されている。

第２斜面下段３２ｂは、平面視において、第２斜面上段３２ａの周囲を取り囲んでいる。第２斜面下段３２ｂは、その内周縁が第２斜面上段３２ａの外周縁に接続されている。一方、第２斜面下段３２ｂの外周縁は、辺縁面３４の内周縁に接続されている。第２斜面下段３２ｂは、第２頂面３１に対する傾斜角度が第２斜面上段３２ａの傾斜角度よりも大きくなっている。この場合、第２斜面下段３２ｂは、第２斜面上段３２ａに対する傾斜角度が２０°未満に設定されている。

このように、各第２斜面３２ａ，３２ｂは、Ｙ´軸方向＋側に位置するものほど、ＸＺ´軸方向の外形が大きくなっている。なお、第２斜面上段３２ａ及び第２斜面下段３２ｂは、幅寸法（Ｙ´軸方向から見た平面視において、内周縁から外周縁までの距離）がそれぞれ同等になっている。但し、第２斜面上段３２ａ及び第２斜面下段３２ｂの幅寸法は、適宜変更が可能である。

第１頂面２１の外周縁と第２頂面３１の外周縁とは、Ｙ´軸方向から見た平面視において重なるように形成されている。また、第１側面２２（第１斜面上段２２ａ，第１斜面下段２２ｂ）の外周縁と、第２側面３２（第２斜面上段３２ａ，第２斜面下段３２ｂ）の外周縁とは、Ｙ´軸方向から見た平面視においてそれぞれ重なるように形成されている。
なお、メサ部２０，３０（頂面２１，３１及び側面２２，３２（斜面２２ａ，２２ｂ，３２ａ，３２ｂ）の平面視外形は、適宜変更可能である。

第１励振電極５１Ａは、Ｙ´軸方向から見た平面視において、Ｚ´軸方向を長手方向とする矩形状に形成されている。第１励振電極５１Ａは、第１頂面２１に形成されている。

第２励振電極５１Ｂは、Ｙ´軸方向から見た平面視において、Ｚ´軸方向を長手方向とする矩形状に形成されている。第２励振電極５１Ｂは、第２頂面３１に形成されている。

第１励振電極５１Ａと第２励振電極５１Ｂとは、Ｙ´軸方向から見た平面視において重なるように形成されている。
なお、励振電極５１Ａ，５１Ｂの平面視外形は、頂面２１，３１の平面視外形に合わせて、適宜変更可能である。

また、励振電極５１Ａが、第１面１１Ａにおいて、第１主面２１及び第１側面２２（第１斜面上段２２ａまたは第１斜面下段２２ｂ）に亘って形成され、励振電極５１Ｂが、第２面１１Ｂにおいて、第２主面３１及び第２側面３２（第２斜面上段３２ａまたは第２斜面下段３２ｂ）に亘って形成されていてもよい。
この構成によれば、主面のみに励振電極が形成されている場合に比べて励振電極の面積を確保できる。その結果、ＣＩ値を低減して、振動特性を向上させることができる。
この場合、励振電極５１Ａの外周縁が辺縁面２４上まで配置され、励振電極５１Ｂの外周縁が辺縁面３４上まで配置されていてもよい。

一対のマウント電極１３Ａ，１３Ｂは、圧電板１１のうちＸ軸方向の一端部であってＺ´軸方向に離間した両端部にそれぞれ形成されている。

マウント電極１３Ａは、圧電板１１のＸ軸方向＋側かつＺ´軸方向＋側に位置する角部において、第１面１１Ａ、第２面１１Ｂ及び外周端面１１Ｃに亘って形成されている。マウント電極１３Ａは、圧電板１１の第１面１１Ａ上において、引き回し配線１６Ａを介して励振電極５１Ａに接続されている。

マウント電極１３Ｂは、圧電板１１のＸ軸方向＋側かつＺ´軸方向−側に位置する角部において、第１面１１Ａ、第２面１１Ｂ及び外周端面１１Ｃに亘って形成されている。マウント電極１３Ｂは、圧電板１１の第２面１１Ｂ上において、引き回し配線１６Ｂ（図１参照）を介して励振電極５１Ｂに接続されている。
なお、マウント電極１３Ｂは、少なくとも第２面１１Ｂ側の面に形成されていれば構わない。

ここで、励振電極５１Ａ，５１Ｂ、マウント電極１３Ａ，１３Ｂ、及び引き回し配線１６Ａ，１６Ｂは、金等の金属の単層膜や、クロム等の金属を下地層とし、金等の金属を上地層とした積層膜等で形成されている。

（圧電振動子）
次いで、圧電振動片１０を備える圧電振動子１について説明する。
図２に示すように、本実施形態の圧電振動子１は、パッケージ５のキャビティＣの内部に圧電振動片１０を収容したものである。パッケージ５は、ベース基板２とリッド基板３とを重ね合わせて形成されている。なお、ベース基板２及びリッド基板３は、ともにセラミック材料等により形成されている。

ベース基板２は、平面視で矩形状に形成された底壁部２ａと、底壁部２ａの周縁部から＋Ｙ´軸方向に立設された側壁部２ｂと、を備えている。
側壁部２ｂは、底壁部２ａの周縁部における全周に亘って形成されている。
底壁部２ａのうち、Ｙ´軸方向＋側に位置する面（底壁部表面）には、一対の内部電極７が形成されている。一対の内部電極７は、Ｚ´軸方向に離間して形成されている。また、底壁部２ａのうち、Ｙ´軸方向−側に位置する面（底壁部裏面）には、一対の外部電極（不図示）が形成されている。そして、内部電極７及び外部電極は、底壁部２ａを厚さ方向に貫通する貫通電極（不図示）により電気的に接続されている。なお、内部電極７と外部電極との接続形態はこれに限定されるものではなく、例えば、セラミックシートの面方向に延出する配線を介して、内部電極７と外部電極とを接続する形態であってもよい。

リッド基板３は、平面視矩形の板状に形成されている。リッド基板３の周縁部は、ベース基板２の側壁部２ｂの端面に＋Ｙ´軸方向から接着される。
ベース基板２の底壁部２ａ及び側壁部２ｂとリッド基板３とで囲まれた領域に、キャビティＣが形成されている。

図３に示すように、キャビティＣには、圧電振動片１０が収容されている。
圧電振動片１０は、導電ペースト等の実装部材９を介して、ベース基板２の底壁部２ａに実装される。より具体的には、ベース基板２の底壁部２ａに形成された一対の内部電極７に対して、圧電振動片１０の対応するマウント電極１３Ａ，１３Ｂが第２面１１Ｂ側から実装される。これにより、圧電振動片１０は、パッケージ５に機械的に保持されると共に、マウント電極１３Ａ，１３Ｂと内部電極７とがそれぞれ導通された状態となっている。

（製造方法）
次に、図４を参照して、圧電振動片１０の製造方法について説明する。
図４は、圧電振動片１０の製造工程の手順を示す断面図である。
以下の説明では、ＡＴカット水晶基板（以下、単にウエハＳという。）から複数の圧電振動片１０を一括で形成する方法について説明する。
また、以下の説明では、ウエハＳの片面（Ｙ´軸方向＋側の面）にのみメサ部（第１メサ部２０）を形成する工程を示すが、ウエハＳの両面（Ｙ´軸方向＋側の面及びＹ´軸方向−側の面）にメサ部（第１メサ部２０及び第２メサ部３０）を同時に形成してもよい。

まず、水晶のランバート原石をＡＴカットして一定の厚みとしたウエハを、ラッピングして粗加工した後、加工変質層をエッチングで取り除く。この後、ポリッシュ等の鏡面研磨加工を行なって所定の厚みのウエハＳを準備する。
以下の説明において、適宜に、上述した圧電板１１の第１面１１Ａに相当する面を、ウエハＳの表面と呼ぶ。

次に、図４（ａ）に示すように、ウエハＳの表面をドライエッチング加工する（ドライエッチング工程）。
ドライエッチング工程では、例えばウエハＳの表面のうち、第１斜面上段２２ａに相当する部分と、第２斜面下段２２ｂに相当する部分と、に対して図示しないマスク等を用いてそれぞれドライエッチングを施す。このとき、第１斜面上段２２ａに相当する部分に対するエッチング強度と、第１斜面下段２２ｂに相当する部分に対するエッチング強度と、を異ならせてドライエッチングを行う。
ドライエッチングとしては、例えばリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）や、逆スパッタ等を選択できる。
この工程により、ウエハＳの表面が平坦化される。このとき、ウエハＳの表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ ００３１に規格化されている算術平均粗さＲａで例えば１０ｎｍ未満（Ｒａ＜１０ｎｍ）、最大高さＲｙで例えば１００ｎｍ未満（Ｒｙ＜１００ｎｍ）に形成されることが好ましい。
なお、ドライエッチングの範囲や強度は、後述するウエハＳに側面２２（斜面２２ａ，２２ｂ）を形成するエッチング工程（図４（ｅ）、メサ部形成工程）において、側面２２（第１斜面上段２２ａ，第１斜面下段２２ｂ）が形成できる範囲や強度で少なくとも施されていれば、特に限定されない。また、第１斜面上段２２ａに相当する部分と、第２斜面下段２２ｂに相当する部分と、でエッチングの回数や時間を異ならせても構わない。

次に、図４（ｂ）に示すように、ウエハＳにエッチング保護膜８０とフォトレジスト膜８１とをそれぞれ成膜する（成膜工程）。
エッチング保護膜８０は、例えば、クロム（Ｃｒ）を数１０ｎｍ成膜したエッチング保護膜と、金（Ａｕ）を数１０ｎｍ成膜したエッチング保護膜とが、順次積層された積層膜である。
この工程においては、まず、ウエハＳの表面に、順次、エッチング保護膜８０を、それぞれスパッタリング法や蒸着法等により成膜する。
次いで、エッチング保護膜８０上に、スピンコート法等によりレジスト材料を塗布して、フォトレジスト膜８１を形成する。
本実施形態で用いるレジスト材料としては、環化ゴム（例えば、環化イソプレン）を主体にしたゴム系ネガレジストが好適に用いられている。ゴム系ネガレジストは、環化ゴムを有機溶剤に溶解し、さらにビスアジド感光剤を加えて、ろ過し、不純物を除去することで精製されたものである。

次に、図４（ｃ）に示すように、フォトレジスト膜８１に、メサ部２０の平面視外形に対応するフォトマスク８１ａを形成する（フォトマスク形成工程）。
具体的には、まずメサ部２０の平面視外形に対応する外形パターンが形成された露光用マスクを用いて、ウエハＳ上に形成されたフォトレジスト膜８１を露光する。その後、フォトレジスト膜８１を現像する。
これにより、フォトレジスト膜８１に、フォトマスク８１ａが形成される。

次に、図４（ｄ）に示すように、エッチング保護膜８０に、フォトマスク８１ａに対応する（メサ部２０の平面視外形に対応する）メサ部マスク８０ａを形成する（メサ部マスク形成工程）。
具体的には、フォトマスク８１ａが形成されたフォトレジスト膜８１をマスクとして、マスクされていないエッチング保護膜８０にエッチング加工を行ない、エッチング保護膜８０を選択的に除去する。その後、フォトレジスト膜８１を剥離する。なお、フォトレジスト膜８１を残存させても構わない。
メサ部マスク形成工程におけるエッチング加工には、エッチング保護膜８０とフォトレジスト膜８１が形成されたウエハＳを、薬液に浸漬して行うウェットエッチング方式を用いることができる。例えば、エッチング保護膜８０が、金（Ａｕ）からなる場合には、薬液としてヨウ素を用いてエッチングすることができる。

次に、図４（ｅ）に示すように、ウエハＳの表面に、メサ部マスク８０ａに対応する第１メサ部２０を形成する（メサ部形成工程）。
具体的には、メサ部マスク８０ａが形成されたエッチング保護膜８０をマスクとして、ウエハＳの表面のうちマスクされていない部分（以下、単に露出面という。）にエッチング加工を行う。
メサ部形成工程におけるエッチング加工には、メサ部マスク８０ａが形成されたウエハＳを、薬液に浸漬して行うウェットエッチング方式を用いることができる。例えば、薬液としてフッ酸を用いてエッチングすることができる。

ここで、通常、水晶のウェットエッチングでは、水晶特有のエッチング異方性によって、特定の角度を有する自然結晶面が現れる。そのため、ウエハＳの表面のうち、メサ部マスク８０ａによりマスクされている部分（以下、マスク面という）では、エッチングが進行することはほとんどみられない。
しかしながら、本実施形態では、メサ部形成工程においてウエハＳにエッチング加工を行う前に、ウエハＳに第１側面２２（第１斜面上段２２ａ，第１斜面下段２２ｂ）に応じたドライエッチング加工を行っている。そのため、メサ部形成工程におけるウェットエッチングが、ウエハＳのマスク面の外周部分にまで進行し、ウエハＳのマスク面に、自然結晶面の角度に依存しない緩やかな傾斜角度を有する側面（上述した第１メサ部２０の第１側面２２（第１斜面上段２２ａ，第１斜面下段２２ｂ）に相当）が形成される。

このように、メサ部形成工程におけるエッチング加工では、ウエハＳの露出面に加え、マスク面の外周部分もエッチングされる。
これにより、ウエハＳの表面には、ウエハＳのうち、露出面を底面とし、マスク面の外周部分を内側面とする凹部８２が形成される。このとき、凹部８２の内側面は、上述したドライエッチング工程での処理に応じて傾斜角度の異なる複数の斜面２２ａ，２２ｂが形成される。具体的に、凹部８２の内側面は、マスク面の中央部（マスク面のうちエッチングされていない部分）に対して緩やかな角度θ（０°＜θ＜２０°）で交差する第１斜面上段２２ａと、第１斜面上段２２ａに対して緩やかな角度θ（０°＜θ＜２０°）で交差する第１斜面下段２２ｂと、を含んで形成される。

次に、図４（ｆ）に示すように、エッチング保護膜８０を除去するエッチング加工を行なう。
以上の工程により、ウエハＳの表面（Ｙ´軸方向＋側の面）にメサ部（第１メサ部２０）が形成されたウエハＳが得られる。

この後、ウエハＳの両面（Ｙ´軸方向＋側の面及びＹ´軸方向−側の面）にメサ部（第１メサ部２０及び第２メサ部３０）が形成されたウエハＳを、圧電板１１の外形にエッチングし、ウエハＳから個片化することで、圧電振動片１０が得られる。

なお、上記に示した圧電振動片１０の製造方法では、第１メサ部２０（凹部８２）をエッチングにより形成した後に、圧電板１１の外形をエッチングにより形成したが、これに限らない。圧電板１１の外形をエッチングにより形成した後に、第１メサ部２０をエッチングにより形成してもよい。

以上のように、本実施形態の圧電振動片１０は、ＡＴカット水晶基板により形成された圧電板１１と、圧電板１１のうち厚さ方向で対向する第１面１１Ａと第２面１１Ｂとにそれぞれ形成された励振電極５１Ａ，５１Ｂと、を備え、第１面１１Ａには、第１励振電極５１Ａが形成されている第１頂面２１と、第１頂面２１の外周縁に接続され、第１頂面２１を取り囲む第１側面２２と、が形成され、第２面１１Ｂには、第２励振電極５１Ｂが形成されている第２頂面３１と、第２頂面３１の外周縁に接続され、第２頂面３１を取り囲む第２側面３２と、が形成され、第１側面２２は、第１頂面２１に対する傾斜角度が互いに異なり厚さ方向に連なる第１斜面上段２２ａ，第１斜面下段２２ｂを含み、第２側面３２は、第２頂面３１に対する傾斜角度が互いに異なり厚さ方向に連なる第２斜面上段３２ａ，第２斜面下段３２ｂを含み、圧電板１１の面方向における斜面２２ａ，２２ｂ，３２ａ，３２ｂの外形は、頂面２１，３１から離間するものほど大きくなっている構成とした。
この構成によれば、圧電板１１の面方向における側面２２，３２（斜面２２ａ，２２ｂ，３２ａ，３２ｂ）の外形が頂面２１，３１から離間するものほど大きくなっているため、厚さ方向で隣り合う面同士が垂直に交わる階段状の側面に比べて、厚さ方向で隣り合う面同士がなす角度を緩やかにすることができる。そのため、厚さ方向で隣り合う面の境界部分において、不要振動が誘発されるのを抑制できる。
また、頂面２１，３１と側面２２，３２（斜面２２ａ，３２ａ）との境界部分、及び圧電板１１のうち側面２２，３２（斜面２２ｂ，３２ｂ）の外側に連なる部分と側面２２，３２（斜面２２ｂ，３２ｂ）との境界部分のうち、少なくとも一方の境界部分での傾斜角度が、側面が頂面に対して一様な傾斜角度で形成されている場合に比べて緩やかになる。そのため、これらの境界部分のうち少なくとも一方において、不要振動が誘発されるのを抑制できる。
その結果、ＣＩ値を低減して、振動特性を向上させることができる。

また、本実施形態では、Ｙ´軸方向から見た平面視で、圧電板１１は、ＡＴカット水晶基板のＺ´軸方向を長手方向とする矩形状に形成されている構成とした。
この構成によれば、圧電板を小型化した場合であっても低いＣＩ値を維持できる。
すなわち、ＡＴカット水晶基板はＸ軸とＺ´軸で構成される。このような構成のもと、ＡＴカット水晶基板が厚み滑り振動をしているとき、Ｘ軸とＺ´軸では電気偏極が生じる。電気偏極は電荷の偏りであり、Ｘ軸では正弦波状、Ｚ´軸では直線状になる。電気偏極が直線状になるＺ´軸を長辺とすることで、最も強い電荷が生じる辺を長くすることができる。強い電荷が生じる領域が広がれば、よりＣＩ値は低くなる。したがって、Ｚ´軸を長辺とすることでより低いＣＩ値を維持することが可能となる。

また、本実施形態では、第１側面２２は、Ｙ´軸方向に沿う断面視で、内周縁（第１斜面上段２２ａの内周縁）と外周縁（第１斜面下段２２ｂの外周縁）とを結ぶ仮想直線に対して第１頂面２１側に膨出し、第２側面３２は、Ｙ´軸方向に沿う断面視で、内周縁（第２斜面上段３２ａの内周縁）と外周縁（第２斜面下段３２ｂの外周縁）とを結ぶ仮想直線に対して第２頂面３１側に膨出している構成とした。
この構成によれば、例えば、側面２２，３２（斜面２２ｂ，３２ｂ）が圧電板１１の外周端面１１Ｃに連なる場合に、頂面２１と側面２２（斜面２２ａ）との境界部分、頂面３１と側面３２（斜面３２ａ）との境界部分、圧電板１１の外周端面１１Ｃと側面２２（斜面２２ｂ）との境界部分、及び圧電板１１の外周端面１１Ｃと側面３２（斜面３２ｂ）での境界部分での傾斜角度が、側面が頂面に対して一様な傾斜角度で形成されている場合に比べて緩やかになる。そのため、これらの境界部分において不要振動が誘発されるのを抑制できる。

また、本実施形態では、斜面２２ａ，２２ｂ，３２ａ，３２ｂの表面粗さは、算術平均粗さＲａで１０ｎｍより小さく、最大高さＲｙで１００ｎｍより小さくなっている。
この構成によれば、圧電板表面の凹凸を小さくできるので、凹凸部分で不要振動が誘発されるのを抑制できる。その結果、更なる振動特性の向上を図ることができる。

そして、本実施形態の圧電振動子１は、上述した圧電振動片１０を備えているため、優れた振動特性を備える小型の圧電振動子１を得ることができる。

なお、本実施形態では、Ｙ´軸方向から見た平面視で、圧電板１１の最大長さ寸法は、２．５ｍｍ未満になっている。
この構成によれば、圧電振動片１０が小型であっても、上述の境界部分において不要振動が誘発されるのを抑制できる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態の圧電振動子及び圧電振動片について説明する。
図５は、第２実施形態に係る圧電振動片１１０を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＶｂ−Ｖｂ線に相当する部分断面図である。
図５に示す圧電振動片１１０は、圧電板１１に、突出部１１２Ａ，１１２Ｂと、メサ部２０´と、を形成した点で、第１実施形態の圧電振動片１０と異なっている。
なお、以下の説明では、上述した第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

図５に示すように、本実施形態の圧電振動片１１０の圧電板１１１は、第１実施形態と同様の辺縁部４０に加え、突出部（第１突出部１１２Ａ及び第２突出部１１２Ｂ）と、を有している。また、圧電板１１１は、第１実施形態のメサ部２０，３０に代えて、メサ部２０´，３０´を有している。
なお、メサ部３０´は、メサ部２０´と同様の構成であるため、説明や図示を適宜に省略している。

メサ部２０´は、圧電板１１１の第１面１１１Ａにおいて、第１実施形態のメサ部２０の斜面２２ａ，２２ｂ間の接続角度と異なる接続角度で接続された斜面２２ａ´，２２ｂ´によって取り囲まれている。メサ部３０´（不図示）は、圧電板１１１の第２面１１１Ｂにおいて、第１実施形態のメサ部３０の斜面３２ａ，３２ｂ間の接続角度と異なる接続角度で接続する斜面３２ａ´，３２ｂ´（不図示）によって取り囲まれている。
なお、以下便宜的に、メサ部２０，３０をコンベックス型メサ部、メサ部２０´，３０´を山型メサ部と呼ぶことがある。

第１側面２２´は、Ｙ´軸方向に沿う断面視において、内周縁と外周縁とを結ぶ仮想直線Ｌ１に対してＹ´軸方向−側に窪んでいる。
第１斜面上段２２ａ´は、その内周縁が第１頂面２１´の外周縁の各辺に接続されている。

第１斜面下段２２ｂ´は、平面視において、第１斜面上段２２ａ´の周囲を取り囲んでいる。第１斜面下段２２ｂ´は、その内周縁が第１斜面上段２２ａ´の外周縁に接続されている。一方、第１斜面下段２２ｂ´の外周縁は、辺縁面２４の内周縁に接続されている。第１斜面下段２２ｂ´は、第１頂面２１´に対する傾斜角度が第１斜面上段２２ａ´の傾斜角度よりも小さくなっている。この場合、第１斜面下段２２ｂ´は、第１斜面上段２２ａ´に対する傾斜角度が２０°未満に設定されている。

このように、各第１斜面２２ａ´，２２ｂ´は、Ｙ´軸方向−側に位置するものほど、ＸＺ´軸方向の外形が大きくなっている。なお、第１斜面上段２２´ａ及び第１斜面下段２２ｂ´は、幅寸法（Ｙ´軸方向から見た平面視において、内周縁から外周縁までの距離）がそれぞれ同等になっている。但し、第１斜面上段２２´ａ及び第１斜面下段２２ｂ´の幅寸法は、適宜変更が可能である。
なお、各斜面２２ａ´，２２ｂ´は、上述した第１実施形態と同様にドライエッチング工程でのドライエッチングの強度や範囲、回数等を適宜調整することで形成できる。

第１突出部１１２Ａは、平面視で平行四辺形に形成されている。第１突出部１１２Ａは、辺縁部４０のＸ軸方向＋側かつＺ´軸方向＋側の角部から、＋Ｘ軸方向に向かうに従い＋Ｚ´軸方向に向かうようＸＺ´軸方向に延在している。
第１突出部１１２Ａには、第１マウント電極１１３Ａが形成されている。第１マウント電極１１３Ａは、第１突出部１１２Ａの表面全体（第１面１１１Ａ、第２面１１１Ｂ及び外周端面１１１Ｃ）に亘って形成されている。第１マウント電極１１３Ａは、圧電板１１１の第１面１１１Ａ上（第１突出部１１２ＡのＹ´軸方向＋側の面上）において、引き回し配線１１６Ａを介して圧電板１１１の第１頂面２１に形成された第１励振電極５１Ａに接続されている。

第２突出部１１２Ｂは、平面視で平行四辺形に形成されている。第２突出部１１２Ｂは、辺縁部４０のＸ軸方向＋側かつＺ´軸方向−側の角部から、＋Ｘ軸方向に向かうに従い−Ｚ´軸方向に向かうようＸＺ´軸方向に延在している。即ち、突出部１１２Ｂは、水晶結晶軸のＺ´軸方向において、第１突出部１１２Ａと離間している。
第２突出部１１２Ｂには、第２マウント電極１１３Ｂが形成されている。第２マウント電極１１３Ｂは、第２突出部１１２Ｂの表面全体（第１面１１１Ａ、第２面１１１Ｂ及び外周端面１１１Ｃ）に亘って形成されている。第２マウント電極１１３Ｂは、圧電板１１１の第２面１１１Ｂ上（第２突出部１１２ＢのＹ´軸方向−側の面上）において、引き回し配線１１６Ｂを介して圧電板１１１の第２頂面３１に形成された第２励振電極５１Ｂに接続されている。
なお、マウント電極１１３Ｂは、少なくとも第２面１１１Ｂ側（第２突出部１１２ＢのＹ´軸方向−側）の面に形成されていれば構わない。

ここで、マウント電極１１３Ａ，１１３Ｂ、及び引き回し配線１１６Ａ，１１６Ｂは、金等の金属の単層膜や、クロム等の金属を下地層とし、金等の金属を上地層とした積層膜等で形成されている。

本実施形態においては、突出部１１２Ａ，１１２ＢのＹ´軸方向の厚さは、メサ部２０，３０の頂面２１，３１間の離間距離と同等になっているが、辺縁部４０の厚さと同等であってもよい。

以上のように、本実施形態では、圧電板１１１のうちＡＴカット水晶基板のＺ´軸方向に離間した両端部には、圧電板１１１の面方向に突出する突出部１１２Ａ，１１２Ｂが、それぞれ形成されている構成とした。
この構成によれば、パッケージ５に圧電振動片１０を実装するためのマウント領域として、突出部１１２Ａ，１１２Ｂを利用することで、振動領域（励振電極５１Ａ，５１Ｂが形成されている部分）とマウント領域との間の間隔を確保できる。これにより、振動領域で発生する振動エネルギーがマウント領域を経て実装部材９やパッケージ５に伝播するのを抑制し、振動漏れを抑制できる。また、圧電板１１１と実装部材９との付着面積を確保できるので、実装部材９と圧電板１１１との接合強度を確保できる。

なお、突出部１１２Ａ，１１２Ｂは、電気的導通及び機械的強度のうち、少なくとも一方に寄与する構成であれば構わない。すなわち、突出部１１２Ａ，１１２Ｂは、少なくとも一部が実装部材９に接合される構成であればよい。この場合、例えば実装部材９の一部が辺縁部４０に付着してもよい。また、マウント電極１１３Ａ，１１３Ｂは辺縁部４０に形成されていても構わない。
また、突出部１１２Ａ，１１２Ｂの平面視外形は、適宜変更が可能である。

また、本実施形態では、第１側面２２´は、Ｙ´軸方向に沿う断面視で、内周縁（第１斜面上段２２ａ´の内周縁）と外周縁（第１斜面下段２２ｂ´の外周縁）とを結ぶ仮想直線に対して第１頂面２１側とは反対側に窪んでいる構成とした。
この構成によれば、例えば、圧電板１１１のうち第１側面２２´の外側に第１側面２２´を取り囲む辺縁部４０を形成した場合に、第１側面２２ｂ´（第１斜面下段２２ｂ´）と辺縁部４０との境界部分での傾斜角度が、側面が頂面に対して一様な傾斜角度で形成されている場合に比べて緩やかになる。そのため、この境界部分において不要振動が誘発されるのを抑制できる。

なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
上述した実施形態では、圧電振動片として、メサ型のうち、圧電板の第１面及び第２面にそれぞれ一段のメサ部が形成された構成について説明したが、これに限られない。例えば、メサ部を多段に形成してもよい。また、第１面及び第２面のうちの一方にメサ部が形成されている構成であってもよい。
また、圧電振動片としては、メサ型に限らず、いわゆるベベル型（辺縁部がない構成）であってもよい。
例えば、図６に示す圧電板１１´ような、第１実施形態の圧電板１１から辺縁部４０を取り除いた構成であってもよい。

また、上述した実施形態では、圧電板の第１面及び第２面に同じ型のメサ部（コンベックス型又は山型）が形成された構成について説明したが、これに限られない。例えば、圧電板の第１面及び第２面の何れか一方の面にコンベックス型メサ部を形成し、他方の面に山型メサ部を形成しても構わない。

また、上述した実施形態では、メサ部の側面が２つの斜面により形成された構成について説明したが、これに限られない。例えば、メサ部の側面が３つ以上の斜面により形成された構成であっても構わない。

また、上述した実施形態では、圧電板のうち、実装部材に実装される面とは反対側の面を第１面とし、実装部材に実装される側の面を第２面とした場合について説明したが、これに限られない。すなわち、圧電板のうち、実装部材に実装される側の面を第１面とし、圧電板のうち実装部材に実装される面とは反対側の面を第２面としても構わない。
また、上述した実施形態では、結晶軸におけるＺ´軸方向を長手方向とする圧電板について説明したが、Ｘ軸方向を長手方向とする圧電板を用いてもよい。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

１…圧電振動子
１０，１１０…圧電振動片
１１，１１１…圧電板
１１Ａ，１１１Ａ…第１面
１１Ｂ，１１１Ｂ…第２面
１３Ａ，１１３Ａ…第１マウント電極（マウント電極）
１３Ｂ，１１３Ｂ…第２マウント電極（マウント電極）
２０…第１メサ部（メサ部）
２１…第１頂面（頂面）
２２…第１側面（側面）
２２ａ…第１斜面上段（斜面）
２２ｂ…第１斜面下段（斜面）
３０…第２メサ部（メサ部）
３１…第２頂面（頂面）
３２…第２側面（側面）
３２ａ…第２斜面上段（斜面）
３２ｂ…第２斜面下段（斜面）
４０…辺縁部
５１Ａ…第１励振電極（励振電極）
５１Ｂ…第２励振電極（励振電極）
１１２Ａ…第１突出部（突出部）
１１２Ｂ…第２突出部（突出部）

Claims (7)

1. ＡＴカット水晶基板により形成された圧電板と、
   前記圧電板のうち厚さ方向で対向する第１面と第２面とにそれぞれ形成された励振電極
   と、を備え、
   少なくとも前記第１面には、
   前記励振電極が形成されている頂面と、
   前記頂面の外周縁に接続され、前記頂面を取り囲む側面と、が形成され、
   前記側面は、Ｚ´軸方向＋側を向く面と、Ｚ´軸方向−側を向く面と、Ｘ軸方向−側を向く面と、Ｘ軸方向＋側を向く面とを含むとともに、当該四面全ての面の前記頂面に対する傾斜角度が互いに異なり前記厚さ方向に連なる複数の斜面を含み、かつ前記四面全ての面が前記厚さ方向に沿う断面視で内周縁と外周縁とを結ぶ仮想直線に対して前記頂面側に膨出し、
   前記圧電板の面方向における前記複数の斜面の外形は、前記頂面から離間するものほど大きくなっている
   ことを特徴とする圧電振動片。
2. ＡＴカット水晶基板により形成された圧電板と、
   前記圧電板のうち厚さ方向で対向する第１面と第２面とにそれぞれ形成された励振電極
   と、を備え、
   少なくとも前記第１面には、
   前記励振電極が形成されている頂面と、
   前記頂面の外周縁に接続され、前記頂面を取り囲む側面と、が形成され、
   前記側面は、Ｚ´軸方向＋側を向く面と、Ｚ´軸方向−側を向く面と、Ｘ軸方向−側を向く面と、Ｘ軸方向＋側を向く面とを含むとともに、当該四面全ての面の前記頂面に対する傾斜角度が互いに異なり前記厚さ方向に連なる複数の斜面を含み、かつ前記四面全ての面が前記厚さ方向に沿う断面視で内周縁と外周縁とを結ぶ仮想直線に対して前記頂面側とは反対側に窪み、
   前記圧電板の面方向における前記複数の斜面の外形は、前記頂面から離間するものほど大きくなっている
   ことを特徴とする圧電振動片。
3. 前記厚さ方向から見た平面視で、前記圧電板は、前記ＡＴカット水晶基板のＺ´軸方向を長手方向とする矩形状に形成されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電振動片。
4. 前記圧電板のうち前記ＡＴカット水晶基板のＺ´軸方向に離間した両端部には、前記圧
   電板の面方向に突出する突出部が、それぞれ形成されている
   ことを特徴とする請求項１から３何れか１項に記載の圧電振動片。
5. 前記斜面の表面粗さは、算術平均粗さＲａで１０ｎｍより小さく、最大高さＲｙで１０
   ０ｎｍより小さい
   ことを特徴とする請求項１から４何れか１項に記載の圧電振動片。
6. 平面視で、前記圧電板の最大長さ寸法は、２．５ｍｍ未満になっている
   ことを特徴とする請求項１から５何れか１項に記載の圧電振動片。
7. 請求項１から６何れか１項に記載の圧電振動片と、
   前記圧電振動片が実装されるパッケージと、を備える
   ことを特徴とする圧電振動子。

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