JPH1041772A - 水晶振動子の製造方法 - Google Patents

水晶振動子の製造方法

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JPH1041772A
JPH1041772A JP8197813A JP19781396A JPH1041772A JP H1041772 A JPH1041772 A JP H1041772A JP 8197813 A JP8197813 A JP 8197813A JP 19781396 A JP19781396 A JP 19781396A JP H1041772 A JPH1041772 A JP H1041772A
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伸芳 杉谷
Motohiro Fujiyoshi
基弘 藤吉
Motoyasu Hanji
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定した振動を行うことが可能な水晶振動子
の製造方法を提供する。 【解決手段】 線分１８及び第１線分１３及び第２線分
１７によって規定される水晶振動子の股部のエッチング
は、水晶の結晶方位に応じて進行するので、この股部を
境界として互いに対向する２つの水晶振動片側面の形状
を対称とすることができ、双方の水晶振動片に印加され
る応力を等しくすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電圧を印加するこ
とにより振動する水晶振動子の製造方法に関する。本水
晶振動子は、その振動を利用した角速度検出装置又は計
測技術に適用され得る。
【０００２】
【従来の技術】従来の水晶振動子は、特開平５−３０８
２３８号公報に記載されている。同公報によれば、平行
に延びた一対の水晶振動片の股部をＵ字型のマスクを施
してエッチングしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水晶の
結晶方位はＵ字型とは異なるため、上記の如くＵ字型の
マスクを施してエッチングを行うと、水晶振動片に対し
てエッチング残り形状が本質的に対称とはならず、水晶
振動片の股部にエッチング残りが存在することとなる。
このような非対称の水晶振動片を水晶のＸ軸に沿って振
動させた場合、非対称性に基づいて水晶振動片がＺ軸方
向にも振動する。したがって、このような非対称の水晶
振動片を用いた水晶振動子の振動安定性は十分とは言え
ない。
【０００４】本発明は、このような課題に基づいてなさ
れたものであり、上記従来技術に比してさらに振動を安
定させることが可能な水晶振動子の製造方法を提供す
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、水晶振動子の
製造方法に関する。この方法は、水晶の結晶方位を慮し
てなされたものであり、マスクを水晶の結晶方向に合わ
せて形成する。水晶は、３つのＸ軸を有し、隣接するＸ
軸は１２０度の角度で交差する。
【０００６】本方法は、水晶からなる基部及び基部から
同一方向に延びており電圧が印加されることによって振
動可能な第１及び第２水晶振動片を備えた水晶振動子の
製造方法を対象とする。この方法は、水晶のＺ軸に沿っ
た軸に直交した主表面を有する水晶ウエハを用意する工
程と、基部対応領域及びこの基部対応領域から水晶ウエ
ハの所定のＸ軸に直交する軸に沿って同一方向に延びた
第１及び第２振動片対応領域を有するマスクを主表面上
に形成する工程と、マスクの形成された水晶ウエハをエ
ッチングすることにより、マスクの基部対応領域及び第
１及び第２振動片対応領域直下にそれぞれ基部及び第１
及び第２水晶振動片を形成する工程と、を備える。
【０００７】ここで、基部対応領域の外周は、第１及び
第２振動片対応領域間に位置してＸ軸に沿って延びた所
定部分を有し、第１振動片対応領域の外周は、基部対応
領域の所定部分の一端にその一端で連続し、Ｘ軸と約３
０度の角度を成して第１振動片対応領域の先端に近付く
方向へ延びた第１線分を有し、第２振動片対応領域の外
周は、基部対応領域の所定部分の他端にその一端で連続
し、Ｘ軸と約３０度の角度を成して第２振動片対応領域
の先端に近付く方向へ延びた第２線分を有する。マスク
の第１振動片対応領域の第１線分は、このＸ軸の所定方
向からみて約３０度の角度を成し、接続線の一端から第
１振動片対応領域の先端に近付く方向へ延びている。な
お、約３０度とは、２４度から３６度までの角度である
ことが好ましい。上述のように、水晶はこのＸ軸の所定
方向からみて１２０度の角度で交差する他のＸ軸を有す
る。したがって、他のＸ軸と第１線分とは約９０度の角
度を成す。
【０００８】マスクの第２振動片対応領域の第２線分
は、このＸ軸と約３０度の角度を成し、第２振動片対応
領域の先端に近付く方向に延びている。すなわち、第２
線分はＸ軸の上記所定方向からみて約１５０度の角度を
成している。上述のように、水晶はこのＸ軸の所定方向
からみて−１２０度の角度で交差する別のＸ軸を有す
る。したがって、この別のＸ軸と第２線分とは約９０度
の角度を成す。
【０００９】第１及び第２線分は、それぞれ、上記他の
Ｘ軸及び別のＸ軸と約９０度の角度で交差するので、水
晶ウエハのエッチングは、マスクの第１線分及び第２線
分を境界として、これらのＸ軸と直交する方向に沿って
水晶ウエハの主表面からその内部へと進行する。
【００１０】第１線分を含む第１振動片対応領域を有す
るマスクを用いて、水晶ウエハをエッチングすることに
より、この領域直下に第１水晶振動片を形成することが
できる。また、第２線分を含む第２振動片対応領域を有
するマスクを用いて、水晶ウエハをエッチングすること
により、この領域直下に第２水晶振動片を形成すること
ができる。
【００１１】基部対応領域の所定部分及び第１及び第２
線分により形成される水晶振動子の股部には、水晶振動
片振動時に応力が集中する。本方法によれば、水晶振動
子の股部のエッチングは、これらの線分により規定され
る水晶の結晶方位に応じて進行するので、この股部を境
界として互いに対向する２つの水晶振動片側面のエッチ
ング残り形状を上記従来の方法により製造されるそれと
比較して対称とすることができ、双方の水晶振動片に印
加される応力を等しくすることができる。
【００１２】さらに、本出願人が、上記Ｕ字型のマスク
を用いて水晶ウエハをエッチングすることにより上記股
部を形成した結果、この股部はＸ軸と２７．３６０度
（約３０度）の角度で交差し、第１振動片対応領域の先
端へ延びた線分と、Ｘ軸と３７．４３９度（約４０度）
の角度で交差し、第２振動片対応領域の先端へ延びた線
分と、Ｘ軸と８４．３９５度（約８５度）の角度で交差
し、第２振動片対応領域の先端へ延びた線分と、によっ
て規定されることが判明した。したがって、これらの実
験データに基づく線分に沿った線分を有するマスクを用
いて、対向する水晶振動片の股部を形成すれば、この股
部の対称性をさらに向上させることができる。
【００１３】すなわち、上記第１振動片対応領域の外周
は、第１線分の他端にその一端で連続し、Ｘ軸と約４０
度の角度を成して第１振動片対応領域の先端に近付く方
向へ延びた第３線分と、第３線分の他端にその一端で連
続し、Ｘ軸と約８５度の角度を成して前記第１振動片対
応領域の先端に近付く方向へ延びた第４線分とを有し、
上記第２振動片対応領域の外周は、第２線分の他端にそ
の一端で連続し、Ｘ軸と約４０度の角度を成して第２振
動片対応領域の先端に近付く方向へ延びた第５線分と、
第５線分の他端にその一端で連続し、Ｘ軸と約８５度の
角度を成して第２振動片対応領域の先端に近付く方向へ
延びた第６線分とを有することが好ましい。なお、約４
０度とは、３４．５度から４０．５度までの角度である
ことが好ましく、約８５度とは、７８．５度から９０．
５度までの角度であることが好ましい。
【００１４】本方法によっても、水晶振動子の股部のエ
ッチングは、これらの線分により規定される水晶の結晶
方位に応じて進行するので、この股部を境界として互い
に対向する２つの水晶振動片側面のエッチング残り形状
を上記従来の方法により製造されるそれと比較して対称
とすることができる。
【００１５】さらに、上記３７．４３９度と８４．３９
５度の角度の線分の代りに、近似的にこれらの角度の中
間値６０．９１７度（約６０度）の線分を有するマスク
を用いて、上記水晶ウエハの股部をエッチングしてもよ
い。
【００１６】この方法によれば、上記第１振動片対応領
域の外周は、第１線分の他端にその一端で連続し、Ｘ軸
と約６０度の角度を成して第１振動片対応領域の先端に
近付く方向へ延びた線分を有し、上記第２振動片対応領
域の外周は、第２線分の他端にその一端で連続し、Ｘ軸
と約６０度の角度を成して第２振動片対応領域の先端に
近付く方向に延びた線分を有することが好ましい。な
お、約６０度とは、５４度から６６度までの角度である
ことが好ましい。
【００１７】上記水晶振動子の製造方法は、一対の水晶
振動片の対称性を考慮してなされたものであるが、これ
は単一の水晶振動片の対称性を考慮してなされてもよ
い。
【００１８】すなわち、本方法は、水晶からなる基部及
び前記基部から延びており電圧が印加されることによっ
て振動可能な水晶振動片を備えた水晶振動子の製造方法
を対象とする。なお、本水晶振動子は、この水晶振動片
以外の水晶振動片を具備してもよい。
【００１９】この方法は、水晶のＺ軸に沿った軸に直交
した主表面を有する水晶ウエハを用意する工程と、基部
対応領域及び基部対応領域から水晶ウエハの所定のＸ軸
に直交する軸に沿って延びた振動片対応領域を有するマ
スクを主表面上に形成する工程と、マスクの形成された
水晶ウエハをエッチングすることにより、マスクの基部
対応領域及び振動片対応領域直下にそれぞれ基部及び水
晶振動片を形成する工程と、を備え、振動片対応領域の
外周は、基部対応領域にその一端で連続し、Ｘ軸と約３
０度の角度を成して振動片対応領域の先端に近付く方向
へ延びた第１線分と、前記第１線分から所定間隔離隔し
て前記基部対応領域にその一端で連続し、前記Ｘ軸と約
３０度の角度を成して前記振動片対応領域の先端に近付
く方向へ延びた第２線分とを有する。
【００２０】この振動片対応領域を有するマスクを用い
て、水晶ウエハをエッチングすれば、この領域直下に水
晶振動片を形成することができる。ここで、第１及び第
２線分により形成される水晶振動片の根元部には、水晶
振動片振動時に応力が集中する。本方法によれば、水晶
振動片の根元部のエッチングは、これらの線分により規
定される水晶の結晶方位に応じて進行するので、この根
元部により規定される水晶振動片側面のエッチング残り
形状を上記従来の方法により製造されるそれと比較して
対称とすることができ、水晶振動片に印加される応力を
等しくすることができる。
【００２１】なお、上述の実験結果から、上記振動片対
応領域の外周は、第１線分の他端にその一端で連続し、
Ｘ軸と約４０度の角度を成して振動片対応領域の先端に
近付く方向へ延びた第３線分と、第３線分の他端にその
一端で連続し、Ｘ軸と約８５度の角度を成して振動片対
応領域の先端に近付く方向へ延びた第４線分と、第２線
分の他端にその一端で連続し、Ｘ軸と約４０度の角度を
成して前記振動片対応領域の先端に近付く方向へ延びた
第５線分と、第５線分の他端にその一端で連続し、Ｘ軸
と約８５度の角度を成して振動片対応領域の先端に近付
く方向へ延びた第６線分とを有することが好ましい。
【００２２】さらに、上記実験結果から、上記振動片対
応領域の外周は、第１線分の他端にその一端で連続し、
Ｘ軸と約６０度の角度を成して振動片対応領域の先端へ
近付く方向に延びた線分と、第２線分の他端にその一端
で連続し、Ｘ軸と約６０度の角度を成して振動片対応領
域の先端に近付く方向に延びた線分とを有することとし
てもよい。
【００２３】また、水晶振動片は、主表面と主表面に対
向する裏面との間に位置し、上記振動片対応領域の外周
に沿って延びた側面に突出部を有する。ここで、上記エ
ッチングは、この突出部の高さが、主表面と裏面との間
の距離の８％以下になるまで行うことが好ましい。
【００２４】水晶振動片をＸ軸方向に振動させると、こ
の突出部により水晶振動片がＺ軸方向にも振動してしま
う。上記振動片対応領域により規定される水晶振動片側
面の突出部の高さが、主表面と裏面との間の距離、すな
わち、水晶振動片の厚みの８％以下になるまで水晶ウエ
ハの上記股部或いは根元部をエッチングすれば、水晶振
動片のＺ軸方向の漏れ振動を十分に抑えられる。この値
が８％以下になる時間で水晶ウエハをエッチングすれ
ば、振動を十分に安定させることができるので、この必
要最低限のエッチング時間で安定した振動を行う水晶振
動子を製造することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る水晶振動子の
製造方法の一形態について、添付の図面を参照して説明
する。なお、以下の説明において、同一要素には同一符
号を用いるものとし、重複する説明は省略する。
【００２６】本実施の形態に係る水晶振動子の製造方法
においては、まず、水晶ウエハ１を用意する。
【００２７】図１は、水晶ウエハ１の斜視図である。水
晶ウエハ１は、水晶のＺ軸（光軸）に対して角度θの範
囲内にある主軸Ｚ’に直交した主表面１ａ及び裏面１ｂ
を有する。また、この水晶ウエハ１は、水晶のＸ軸（電
気軸）に垂直なオリエンテーションフラット１ｃをその
側面に有する。
【００２８】水晶ウエハ１の主表面１ａと裏面１ｂとの
間の距離、すなわち、水晶ウエハ１の厚みＤは２００〜
５００μｍであり、角度θは、±２０度である。換言す
れば、主軸Ｚ’は、水晶のＺ軸を水晶のＸ軸を中心とし
て、±２０度の範囲内で回転させた位置にある。なお、
水晶のＸ軸及びＺ軸に垂直な軸をＹ軸（機械軸）とす
る。水晶ウエハ１の主表面１ａは、Ｙ軸に対して角度θ
傾いたＹ’軸及びＸ軸によって規定される。なお、ＸＹ
Ｚ軸及びＸＹ’Ｚ’軸は、それぞれ、直交座標系を構成
する。
【００２９】次に、この水晶ウエハ１の主表面１ａ及び
裏面１ｂ上に、それぞれ、金属マスクを形成する。
【００３０】図２は、水晶ウエハ１の主表面１ａ及び裏
面１ｂ上に、それぞれ、金属マスク３及び４が形成され
た水晶振動子中間体１’の斜視図であり、図３は図２の
中間体１’をＡ−Ａ線矢印に沿って切った中間体１’の
断面図である。
【００３１】金属マスク３は、矩形状の開口ＯＰ１を有
する支持領域３ａ、開口ＯＰ１内に形成された振動子対
応領域３ｂ、振動子対応領域３ｂと支持領域３ａとを接
続する接続領域３ｃを有し、金属マスク４は金属マスク
３と同一の構造を有する。これらの金属マスク３及び４
を形成するためには、まず、水晶ウエハ１の主表面１ａ
及び裏面１ｂ上の全面に金属層及びフォトレジストを順
次積層した後、金属マスク３及び４の形状と同じ形状の
露光パターンをフォトレジスト上に投影し、フォトレジ
ストを感光させる。感光したフォトレジストを有機溶剤
を用いて一部除去すると、除去されたフォトレジストの
下に金属層が露出する。金属層の露出部分をエッチング
液を用いて除去した後、残りのフォトレジストを別の有
機溶剤を用いて全て除去すれば、図２に示した金属マス
ク３及び４が形成される。なお、金属マスク３及び４
は、それぞれ、Ｃｒ層及びＡｕ層の２層構造（３層以上
の多層構造としてもよい）を有している。
【００３２】次に、図２及び図３に示すように、金属マ
スク３及び４の形成された中間体１’をその上下面から
ＮＨ4ＨＦ2等のエッチング液を用いてエッチングする。
【００３３】図４は、上記エッチング後の図２の中間体
１’の振動子対応領域３ｂを抜出して示す斜視図であ
り、図５は図４の中間体１’をＡ−Ａ線矢印に沿って切
った中間体１’の断面図である。水晶ウエハ１の金属マ
スク３及び４の形成されていない領域はエッチング液に
よって除去され、水晶ウエハ１のこの領域は主表面１ａ
から裏面１ｂまで貫通する。一方、マスク３及び４直下
の水晶ウエハ１の領域は残存し、水晶振動子が水晶ウエ
ハ１から切出される。以下、本実施の態様に用いた金属
マスク３の振動子対応領域３ｂのパターン形状及びこの
マスクパターン３によって水晶ウエハ１から切出された
水晶振動子の形状について説明する。
【００３４】金属マスク３の振動子対応領域３ｂは、基
部対応領域５、振動片対応領域６及び７から構成され、
振動片対応領域６及び７の長手方向は、図２に示した水
晶ウエハ１のオリエンテーションフラット１ｃに平行で
ある。
【００３５】金属マスク４も振動片対応領域８及び９を
備えており、領域８及び９の側端は、領域６及び７の側
端とＺ’軸に沿って整列している。すなわち、金属マス
ク４は、金属マスク３をＺ’軸に沿って平行移動させた
ものである。したがって、金属マスク４の構造は、金属
マスク３の構造と同一であるので、金属マスク４の構造
の説明は省略する。
【００３６】金属マスク３の振動片対応領域６及び７
は、基部対応領域５の一端からＹ’軸の正方向に沿って
互いに平行に延びている。
【００３７】振動片対応領域６は、Ｙ’軸に平行な線分
１０及び線分１１と、Ｘ軸に平行であり、線分１０の一
端と線分１１の一端とを接続する線分１２と、線分１０
の他端にその一端で連続し、Ｘ軸と角度θ1aの範囲内で
交差する線分１３と、線分１３の他端を通り、Ｘ軸に平
行な仮想直線ＢＬとによって囲まれている。仮想直線Ｂ
Ｌは、振動片対応領域６と基部対応領域５との間の境界
線であるとともに、振動片対応領域７と基部対応領域５
との間の境界線である。
【００３８】金属マスク３の振動片対応領域７は、Ｘ軸
に平行な仮想直線ＢＬと、Ｙ’軸に略平行な線分１４及
び線分１５と、Ｘ軸に平行であり、線分１４の一端と線
分１５の一端とを接続する線分１６と、線分１４の他端
にその一端で連続し、Ｘ軸と角度θ1bの範囲内で交差す
る線分１７と、によって囲まれている。ここで、角度θ
1a及びθ1bは、それぞれ３０±６度である。
【００３９】金属マスク３の基部対応領域５は、Ｘ軸と
角度θ1a及びθ1bを成す振動片対応領域６及び７の線分
１３及び１７の他端同士を接続する線分１８（所定部
分）を一端に有している。線分１８は、前述のＸ軸に平
行な仮想直線ＢＬの一部であり、基部対応領域５は、仮
想直線ＢＬを境界として振動片対応領域６及び７から離
れる方向に広がっている。すなわち、基部対応領域５
は、Ｘ軸に平行な線分１８，１９及びＹ’軸に平行な線
分１１及び１５によって囲まれており、長方形を成して
いる。
【００４０】振動片対応領域６の長手方向に沿った平行
二線分１０と１１との間の距離、すなわち、振動片対応
領域６の幅は、振動片対応領域７の長手方向に沿った平
行二線分１４と１５との間の距離である振動片対応領域
７の幅に等しく、これらの幅は共にＷである。水晶振動
片６ａ及び７ａは、振動片対応領域６及び７によって上
記エッチングから保護されることにより、水晶ウエハ１
から切出されているので、水晶振動片６ａ及び７ａの表
面の幅は、振動片対応領域６及び７の幅Ｗに一致する。
【００４１】なお、振動片対応領域６，７及び水晶振動
片６ａ，７ａの幅Ｗは、その厚みＤに等しいか、又は、
厚みＤよりも大きい方が好ましい。水晶振動片６ａ及び
７ａの厚みＤは、水晶ウエハ１の厚みと同一であり、２
００〜５００μｍである。
【００４２】水晶のエッチングの際には、Ｘ軸の正方向
へのエッチングの速度と負方向へのエッチングの速度と
が異なる。また、水晶は３回回転対称の結晶であり、Ｚ
軸に垂直であって、Ｘ軸と±１２０度の角度を成す２つ
のＸ軸を有する。これらの軸をそれぞれＸ１軸及びＸ２
軸とする。これらのエッチング速度の違いにより、振動
片対応領域６及び７の下に形成された水晶振動片６ａ及
び７ａは、振動片対応領域６及び７の線分１１及び１４
直下からＸ軸の正方向に突出した突出部２０及び２１を
それぞれ有する。一方、水晶振動片６ａ及び７ａの突出
部２０及び２１にそれぞれ対向する平面２０ａ及び２１
ａは、Ｙ’Ｚ’平面に平行である。また、上記エッチン
グ速度の違いにより、水晶振動片６ａは、振動片対応領
域６の根元の線分１３の直下からＸ１軸の正方向に突出
した突出部２２を有し、水晶振動片７ａは、振動片対応
領域７の根元の線分１７直下にＸ２軸に垂直な平面２２
ａを有する。これらの突出部（エッチング残り）２０〜
２２の高さｔxは略同一であり、高さｔxは、厚みＤの８
％以内である。換言すれば、上記エッチングは、主表面
１ａに垂直であって線分１１及び１４をそれぞれ含む平
面からそれぞれの側面までの最大離隔距離ｔxが、主表
面１ａと裏面１ｂとの間の距離Ｄの８％以下になるまで
行われる。
【００４３】また、線分１０を含み主表面１ａに垂直な
平面から、股部の突出部２２までの最大離隔距離をＷ１
とする。また、水晶振動子の股部を上記Ｕ字型のマスク
を用いて水晶ウエハをエッチングすることにより形成し
た場合のＷ１の大きさを測定した結果は次の通りであっ
た。厚さＤが２００μｍの水晶ウエハ１を用いて１００
分間のエッチングを行った場合、距離Ｗ１は１７２μｍ
であった。厚さＤが３００μｍの水晶ウエハ１を用いて
１５０分間のエッチングを行った場合、距離Ｗ１は２６
４μｍであった。厚さＤが４００μｍの水晶ウエハ１を
用いて２００分間のエッチングを行った場合、距離Ｗ１
は３７２μｍであった。厚さＤが５００μｍの水晶ウエ
ハ１を用いて２５０分間のエッチングを行った場合、距
離Ｗ１は４６５μｍであった。したがって、線分１０を
含み主表面１ａに垂直な面から、線分１３と線分１８と
の交点までの金属マスク３の距離は、水晶振動片６ａ又
は７ａの厚みＤよりも大きいことが好ましい。上述の如
く厚さＤに対するエッチング時間を確保することで、突
起２２の高さｔxを小さく（厚みＤの８％以内）するこ
とができるからである。
【００４４】振動片対応領域６の第１線分１３は、この
Ｘ軸の正方向からみて約３０度の角度を成している。水
晶のＸ１軸はＸ軸の正方向からみて１２０度の角度で交
差する。したがって、Ｘ１軸と股部の線分１３とは約９
０度の角度を成す。
【００４５】また、振動片対応領域７の第２線分１７
は、Ｘ軸の正方向からみて約１５０度の角度を成してい
る。Ｘ２軸は、Ｘ軸の正方向からみて−１２０度の角度
で交差している。したがって、Ｘ２軸と第２線分１７と
は約９０度の角度を成している。
【００４６】第１線分１３及び第２線分１７は、それぞ
れ、Ｘ１軸及びＸ２軸と約９０度の角度で交差するの
で、水晶ウエハ１のエッチングは、マスク３の第１線分
１３及び第２線分１７を境界として、Ｘ１軸及びＸ２軸
にそれぞれ直交する方向に沿って水晶ウエハ１の主表面
１ａからその内部へと進行する。
【００４７】第１線分１３及び線分１０〜１２によって
囲まれた領域によって第１振動片対応領域６は規定され
る。この第１振動片対応領域６を有するマスクを用いて
水晶ウエハ１をエッチングすることにより、この領域６
の直下に第１水晶振動片６ａが形成される。第２線分１
７及び線分１４〜１６によって囲まれた領域によって第
２振動片対応領域７は規定され、この領域７を有するマ
スク３を用いて水晶ウエハ１をエッチングすることによ
り、この領域７の直下に第２水晶振動片７ａが形成され
る。さらに、基部対応領域５を有するマスク３を用いて
水晶ウエハ１をエッチングすることにより、この領域５
の直下に基部５ａが形成される。線分１８、第１線分１
３及び第２線分１７により形成される水晶振動子の股部
には、水晶振動片振動時に応力が集中するが、この股部
のエッチングは、Ｘ１軸及びＸ２軸にそれぞれ垂直な第
１線分１８及び第２線分１７を境界として水晶ウエハ１
の内部へと進行する。したがって、この股部を境界とし
て互いに対向する２つの水晶振動片６ａ及び７ａの側面
２２及び２２ａの形状は、上記従来の方法により製造さ
れるそれと比較して対称とすることができ、双方の水晶
振動片６ａ及び７ａに印加される応力を等しくすること
ができる。
【００４８】エッチングの終了後、図２に示した金属マ
スク３及び４を除去し、フォトリソグラフィ技術を用い
て、水晶振動片６ａ及び７ａ上に電極２３〜３４を形成
し、水晶振動子１００を形成する。電極２３〜３４の形
成後、図２の接続領域３ｃ直下の水晶部から水晶振動子
１００を分離する。
【００４９】図６は、電極２３〜３４を有する水晶振動
子１００を固定台１０１上に固定した角速度検出装置を
示す斜視図であり、図７は図６の水晶振動子１００をＡ
−Ａ線矢印に沿って切った水晶振動子１００の断面図で
ある。この角速度検出装置は、電極２３〜３４の一部に
水晶振動片６ａ及び７ａをＸ軸方向に振動させる駆動電
圧を印加するとともに電極２３〜３４の一部からの水晶
振動片６ａ及び７ａのＺ軸方向の振動に対応した信号を
検知する電気回路１０２を備える。水晶振動片６ａ及び
７ａのＺ’軸方向の振動は、水晶振動片６ａ及び７ａの
Ｘ軸方向の振動速度及び水晶振動片６ａと７ａの長手方
向を中心にこれらに働く回転力との積、コリオリの力に
対応して発生するので、電気回路１０２は角速度検出装
置に働いた角速度を検出することができる。
【００５０】なお、水晶振動子１００は、図４に示した
金属マスク３及び４を用いて形成されているので、主表
面（平面）１ａの形状は、金属マスク３の領域３ｂの形
状と同一である。したがって、振動子１００の形状は、
領域３ｂと同一符号を用いることにより、その説明を省
略する。なお、水晶振動子１００の裏面１ｂの形状は主
表面１ａの形状と同一である。
【００５１】次に、上記高さｔxを厚みＤの８％以下に
設定した理由について説明する。
【００５２】図８は、図５の水晶振動片６ａの断面を抜
出して示す説明図である。水晶振動片６ａのＹ’軸に垂
直な断面は、ＸＹ’面に平行な主表面１ａ及び裏面１ｂ
と、Ｙ’Ｚ’面に平行な左側面２０ａと、左側面２０ａ
に対向した右側面２０ｂとを有する。主表面１ａ、裏面
１ｂ及び左側面２０ａは平面であり、右側面２０ｂはＸ
軸の正方向に突出するように屈曲している。突出部２０
は、右側面２０ｂの屈曲部によって規定される。突出部
２０の高さｔxは、上下面１ａ及び１ｂと右側面２０ｂ
との２つの交線を含む平面から、突出部２０の頂点Ｃま
での距離によって規定される。図８の断面内において、
突起部２０がないときの水晶振動片６ａの重心位置をＯ
とする。重心Ｏを含むＸＹ’面と頂点Ｃ’との間の距離
を突出部２０のずれ量ｔzとする。図８の断面内におい
て、突起部２０があるときの水晶振動片６ａの重心位置
をＯ’とする。
【００５３】水晶振動片６ａを重心Ｏを中心としてＸ軸
方向に振動させると、水晶振動片６ａの重心Ｏが重心
Ｏ’に移動しているので、断面の主軸がＺ’軸に対して
角度αずれ（Ｚ”軸）、水晶振動片６ａをＸ軸方向に振
動させているにも拘らず、水晶振動片６ａはＸ’軸に対
して角度βずれた方向に沿って振動する。このような振
動は、水晶振動子１００の振動の安定性を低下させるば
かりでなく、例えば、この水晶振動子１００を角速度検
出装置に用いた場合には、コリオリの力に基づかないＺ
軸方向の漏れ振動成分が上記電気回路１０２によって検
出され、電気回路１０２により検出される角速度の精度
を低下させる。
【００５４】Ｚ軸方向のもれ振動成分の振幅ｔａｎβ
は、ずれ量ｔzに依存する。すなわち、もれ振動成分の
振幅ｔａｎβは、ずれ量ｔzの厚みＤに対する比（ｔz／
Ｄ）に比例して大きくなる。したがって、比率ｔz／Ｄ
を低下させることにより、水晶振動子１００の振動の安
定性を向上させることができる。
【００５５】図９は、複数の水晶振動子１００を製造し
たときの、ｔx／Ｄとｔz／Ｄとの関係を示すグラフであ
る。ｔx／Ｄが大きいときには、ｔz／Ｄが大きな水晶振
動子１００が製造される確率が高くなるのに対し、ｔx
／Ｄが小さいときには、ｔz／Ｄが大きな水晶振動子１
００は製造されない。ｔx／Ｄを８％以下にすればｔz／
Ｄが所定値内になり、安定した振動を達成する水晶振動
子１００を製造することができる。
【００５６】図１０は、水晶ウエハ１のエッチング時間
（単位：時間）と突出部２０の高さｔxとの間の関係を
示すグラフである。折れ線Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４は、
それぞれ、厚さＤ＝５００μｍ，４００μｍ，３００μ
ｍ，２００μｍの水晶ウエハのデータを示し、点Ｄ１〜
Ｄ４においてそれぞれの水晶ウエハは上下に貫通した。
同図中の点線は、使用中の金属マスクが破損し始め、エ
ッチングのばらつきが拡大することによって安定した振
動を達成する水晶振動子１００が製造できなくなる領域
を示す。したがって、エッチング時間は３時間以下であ
ることが望ましい。エッチング時間が３時間のとき、厚
みＤが５００μｍの場合、比率ｔx／Ｄは７．８％であ
る。エッチング時間が３時間のとき、厚みＤが４００μ
ｍの場合、比率ｔx／Ｄは５．０％である。エッチング
時間が３時間のとき、厚みＤが３００μｍの場合、比率
ｔx／Ｄは２．６％である。
【００５７】したがって、厚みＤが５００μｍ以下の場
合、比率ｔx／Ｄが８％以下７．８％以上になるまでエ
ッチングすることが好ましい。厚みＤが４００μｍ以下
の場合、比率ｔx／Ｄが８％以下５．０％以上になるま
でエッチングすることが好ましい。厚みＤが３００μｍ
以下の場合、比率ｔx／Ｄが８％以下３（２．６）％以
上になるまでエッチングすることが好ましい。
【００５８】なお、上記金属マスク３及び４を規定する
線分の形状及び水晶振動子１００の主表面１ａ及び裏面
１ｂの形状は、図１１〜図１５を用いて説明される形状
にしてもよい。また、これらの下面の金属マスクの形状
及び金属マスクを用いて製造された水晶振動子の主表面
（平面）及び裏面（平面）の形状は、上面の金属マスク
の形状と同一である。したがって、以下の説明において
は、上面の金属マスクの形状のみについて説明し、重複
する説明を省略する。また、図１１〜図１５は、図４に
示した水晶振動子中間体１’の平面図と同一形式にて示
す別の水晶振動子中間体の平面図である。さらに、金属
マスク３の振動子対応領域３ｂと同一構造の要素に関し
ては、同一符号を用い、重複する説明を省略する。
【００５９】本出願人は、水晶振動子の股部を上記Ｕ字
型のマスクを用いて水晶ウエハをエッチングすることに
より形成した。この股部はＸ軸と２７．３６０度（約３
０度）の角度で交差し、第１振動片対応領域の先端へ延
びた線分と、Ｘ軸と３７．４３９度（約４０度）の角度
で交差し、第２振動片対応領域の先端へ延びた線分と、
Ｘ軸と８４．３９５度（約８５度）の角度で交差し、第
２振動片対応領域の先端へ延びた線分と、によって規定
されることが判明した。したがって、これらの実験デー
タに基づく線分に沿った線分を有するマスクを用いて、
対向する水晶振動片の股部を形成すれば、この股部の対
称性をさらに向上させることができる。
【００６０】まず、図１１に示す水晶振動子中間体２０
０の金属マスク２０３について説明する。
【００６１】金属マスク２０３の振動片対応領域２０６
及び２０７は、基部対応領域５の一端からＹ’軸の正方
向に沿って互いに平行に延びており、振動片対応領域２
０６及び２０７の直下には、それぞれ水晶振動片２０６
ａ及び２０７ａが形成される。
【００６２】振動片対応領域２０６は、第１線分１３の
他端にその一端で連続し、Ｘ軸とθ2aの角度を成して振
動片対応領域２０６の先端に近付く向へ延びた第３線分
２１３ａと、第３線分２１３ａの他端にその一端で連続
し、Ｘ軸とθ3aの角度を成して第１振動片対応領域の先
端に近付く方向へ延びた第４線分２１３ｂとを有する。
また、振動片対応領域２０７は、第２線分１７の他端に
その一端で連続し、Ｘ軸とθ2bの角度を成して振動片対
応領域２０７の先端に近付く方向へ延びた第５線分２１
７ａと、第５線分２１７ａの他端にその一端で連続し、
Ｘ軸とθ3bの角度を成して振動片対応領域２０７の先端
に近付く方向へ延びた第６線分２１７ｂと、を有する。
角度θ2a及びθ2bは、それぞれ３７．５±３度（約４０
度）である。角度θ3a及びθ3bは、それぞれ８４．５±
６度（約８５度）である。なお、角度θ2a及びθ2bは、
それぞれ角度θ1a及びθ1b以上である。
【００６３】さらに、上記３７．４３９度と８４．３９
５度の角度の線分の代りに、近似的にこれらの角度の中
間値６０．９１７度（約６０度）の線分を有するマスク
を用いて、上記水晶ウエハの股部をエッチングしてもよ
い。
【００６４】図１２は、このような方法を行うための水
晶振動子中間体３００の金属マスク３０３を示す。
【００６５】金属マスク３０３の振動片対応領域３０６
及び３０７は、基部対応領域５の一端からＹ’軸の正方
向に沿って互いに平行に延びており、振動片対応領域３
０６及び３０７の直下には、それぞれ水晶振動片３０６
ａ及び３０７ａが形成される。振動片対応領域３０６
は、第１線分１３の他端にその一端で連続し、Ｘ軸とθ
7aの角度を成して振動片対応領域３０６の先端に近付く
方向に延びた線分３１３ａを有する。振動片対応領域３
０７は、第２線分１７の他端にその一端で連続し、Ｘ軸
とθ7b度の角度を成して振動片対応領域３０７の先端に
近付く方向に延びた線分３１７ａを有する。なお、角度
θ7a及びθ7bは、それぞれ６０±６度（約６０度）であ
る。
【００６６】ここで、線分１４を含みＺ’軸に平行な平
面と突出部２１との最大離隔距離をＷ２とする。また、
この平面から線分１７と線分１８との交点までの距離を
Ｗ３とする。ここで、図４に記載の実施態様のマスクを
用いて水晶ウエハをエッチングすることにより形成した
場合のＷ２の大きさを測定した結果は次の通りであっ
た。
【００６７】厚さＤが０．２ｍｍ（２００μｍ）の水晶
ウエハ１に距離Ｗ３が０．２ｍｍのマスクを形成し、こ
れを１００分間エッチングしたところ、距離Ｗ２は０．
０１２ｍｍであった。なお、ここで、厚さＤの３乗は、
０．００８ｍｍ3である。
【００６８】厚さＤが０．３ｍｍ（３００μｍ）の水晶
ウエハ１に距離Ｗ３が０．３ｍｍのマスクを形成し、こ
れを１５０分間エッチングしたところ、距離Ｗ２は０．
０３８ｍｍであった。なお、ここで、厚さＤの３乗は、
０．０２７ｍｍ3である。厚さＤが０．４ｍｍ（４００
μｍ）の水晶ウエハ１に距離Ｗ３が０．４ｍｍのマスク
を形成し、これを２００分間エッチングしたところ、距
離Ｗ２は０．０８４ｍｍであった。なお、ここで、厚さ
Ｄの３乗は、０．０６４ｍｍ3である。厚さＤが０．５
ｍｍ（５００μｍ）の水晶ウエハ１に距離Ｗ３が０．５
ｍｍのマスクを形成し、これを２５０分間エッチングし
たところ、距離Ｗ２は０．１３６ｍｍであった。なお、
ここで、厚さＤの３乗は、０．１２５ｍｍ3である。し
たがって、厚さＤが０．２〜０．５（ｍｍ）の範囲内に
おいて、線分１４を含みＺ’軸に平行な平面から、線分
１７と線分３１７ａとの交点までの金属マスク３０３の
距離は、厚さＤ（ｍｍ）の３乗よりも大きく設定するこ
とが好ましい。上述の如く厚さＤに対するエッチング時
間を確保することで、突起２１の高さｔxを小さく（厚
さＤの８％以内）することができるからである。
【００６９】さらに、線分１０と線分１４との間の距離
をＳとする。また、線分１０と線分３１３ａとの交点か
ら仮想直線ＢＬまでの距離をｈとする。この距離Ｓが大
きい場合、一対の振動片をＸ軸方向に振動させた時の振
動の機械的結合が小さくなる。機械的結合を大きくする
ためには、線分３１３ａ及び１３を仮想直線ＢＬ上へ投
影した線分の長さを長くすることが好ましい。さらに、
距離Ｓによるエッチング液の流れ易さや電極の配置を考
慮すると、比率ｈ／Ｓは、０．２以上０．４以下である
ことが好ましい。
【００７０】上記水晶振動子の製造方法は、一対の水晶
振動片の対称性を考慮してなされたものであるが、これ
は単一の水晶振動片の対称性を考慮してなされてもよ
い。
【００７１】図１３は、このような方法を行うための水
晶振動子中間体４００の金属マスク４０３を示す。金属
マスク４０３の振動片対応領域４０６及び４０７は、基
部対応領域４０５の一端からＹ’軸の正方向に沿って互
いに平行に延びており、これらの領域直下にそれぞれ、
基部４０５ａ及び第１及び第２水晶振動片４０６ａ，４
０７ａが形成される。基部対応領域４０５は、Ｘ軸に平
行な線分１８，４１９及びＹ’軸に平行な線分４２２，
４２３によって囲まれている。
【００７２】振動片対応領域４０６は、線分１３から所
定間隔離隔して基部対応領域４０５にその一端で連続
し、Ｘ軸とθ4aの角度を成して振動片対応領域４０６の
先端に近付く方向に延びた線分４５０と、線分１３の他
端に連続し、振動片対応領域４０６の長手方向に沿って
往復し、線分４５０の他端に至る線１０，１２、４１１
とによって規定される。なお、線分４１１は、Ｙ’軸に
平行である。
【００７３】振動片対応領域４０６は、線分１３，４５
０及び線１０，１２、４１１によって囲まれた領域によ
って規定される。したがって、この領域４０６を有する
マスクを用いて水晶ウエハ１をエッチングすれば、この
領域直下に水晶振動片を形成することができる。線分１
３及び４５０により形成される水晶振動片の根元部に
は、水晶振動片振動時に応力が集中する。本方法によれ
ば、水晶振動片の根元部のエッチングは、これらの線分
１３及び４５０により規定される水晶の結晶方位に応じ
て進行するので、この根元部により規定される水晶振動
片側面の形状は、上記従来の方法により製造されるそれ
と比較して対称とすることができ、領域４０６によって
形成される水晶振動片に印加される応力を等しくするこ
とができる。
【００７４】なお、振動片対応領域４０７は、線分１７
から所定間隔離隔して基部対応領域４０５にその一端で
連続し、Ｘ軸とθ4bの角度を成して振動片対応領域４０
７の先端に近付く方向に延びた線分４５１と、線分１７
の他端に連続し、振動片対応領域４０７の長手方向に沿
って往復し、線分４５１の他端に至る線１４，１６、４
１５とによって規定される。なお、線分４１５は、Ｙ’
軸に平行である。
【００７５】ここで、角度θ4a及びθ4bは、それぞれ３
０±６度である。
【００７６】さらに、左右の振動片の対象性をさらに考
慮すると、θ1aとθ1bとが等しく、且つ、θ4aとθ4bと
が等しいことが好ましい。また、θ1aとθ4aとが等し
く、且つ、θ1bとθ4bとを等しくしてもよい。
【００７７】図１１に示した左右の振動片の対象性を考
慮したマスク形状は、図１３の単一の振動片の対象性を
も考慮したマスク形状に適用することができる。
【００７８】図１４は、このような金属マスク５０３及
びこのマスク５０３によって形成される振動子中間体５
００を示す。金属マスク５０３の振動片対応領域５０６
及び５０７は、基部対応領域４０５の一端からＹ’軸の
正方向に沿って互いに平行に延びており、振動片対応領
域５０６及び５０７の直下にそれぞれ第１及び第２水晶
振動片５０６ａ，５０７ａが形成される。
【００７９】振動片対応領域５０６は、線分４５０の他
端にその一端で連続し、Ｘ軸とθ5aの角度を成して振動
片対応領域５０６の先端に近付く方向へ延びた線分４５
０ａと、線分４５０ａの他端にその一端で連続し、Ｘ軸
とθ6aの角度を成して振動片対応領域５０６の先端に近
付く方向へ延びた線分４５０ｂとを有する。
【００８０】また、振動片対応領域５０７は、線分４５
１の他端にその一端で連続し、Ｘ軸とθ5bの角度を成し
て振動片対応領域５０７の先端に近付く方向へ延びた線
分４５１ａと、線分４５１ａの他端にその一端で連続
し、Ｘ軸とθ6bの角度を成して振動片対応領域５０７の
先端に近付く方向へ延びた線分４５１ｂとを有する。
【００８１】上述の実験の結果から、角度θ4a及びθ4b
は、それぞれ３０±６度（約３０度）であり、角度θ5a
及びθ5bは、それぞれ３７．５±３度（約４０度）であ
り、角度θ6a及びθ6bは、それぞれ８４．５±６度（約
８５度）である。
【００８２】また、これらの角度を近似的に設定し、図
１５に示す金属マスク６０３を水晶振動子中間体６００
上に形成してもよい。このマスク６０３は、基部対応領
域４０５から同一方向に延びた振動片対応領域６０６及
び６０７を備えており、振動片対応領域６０６及び６０
７の直下にそれぞれ第１及び第２水晶振動片６０６ａ，
６０７ａが形成される。
【００８３】振動片対応領域６０６は、線分４５０の他
端にその一端で連続し、Ｘ軸とθ8aの角度を成して振動
片対応領域６０６の先端に近付く方向に延びた線分４５
０ｃを有する。
【００８４】また、振動片対応領域６０７は、線分４５
１の他端にその一端で連続し、Ｘ軸とθ8bの角度を成し
て振動片対応領域６０７の先端に近付く方向に延びた線
分４５１ｃを有する。θ8a及びθ8bは、それぞれ、６０
±６度（約６０度）である。
【００８５】以上のように、上述の実施の態様に係る水
晶振動子の方法は、水晶からなる基部５ａ及び基部５ａ
から同一方向に延びており電圧が印加されることによっ
て振動可能な第１及び第２水晶振動片６ａ及び７ａを備
えた水晶振動子１００の製造方法を対象とする。
【００８６】図１乃至図７を用いて説明した方法は、水
晶のＺ軸に沿った軸（Ｚ’軸）に直交した主表面１ａを
有する水晶ウエハ１を用意する工程（図１）と、基部対
応領域５及びこの基部対応領域５から水晶ウエハ１の所
定のＸ軸に直交する軸（Ｙ’軸）に沿って同一方向に延
びた第１及び第２振動片対応領域６，７を有するマスク
３を主表面１ａ上に形成する工程と、マスク３の形成さ
れた水晶ウエハ１をエッチングすることにより、マスク
３の基部対応領域５及び第１及び第２振動片対応領域
６，７直下にそれぞれ基部５ａ及び第１及び第２水晶振
動片６ａ，７ａを形成する工程とを備える。
【００８７】ここで、基部対応領域５の外周は、第１及
び及び第２振動片対応領域６，７間に位置してＸ軸に沿
って延びた所定部分１８を有し、第１振動片対応領域６
の外周は、所定部分１８の一端にその一端で連続し、Ｘ
軸と約３０度の角度を成して第１振動片対応領域６の先
端に近付く方向へ延びた第１線分１３を有し、第２振動
片対応領域７の外周は、接続線１８の他端にその一端で
連続し、Ｘ軸と約３０度の角度を成して第２振動片対応
領域７の先端に近付く方向へ延びた第２線分１７を有す
る。
【００８８】本方法によれば、所定部分１８及び第１線
分１３及び第２線分１７によって規定される水晶振動子
の股部のエッチングは、水晶の結晶方位に応じて進行す
るので、この股部を境界として互いに対向する２つの水
晶振動片側面の形状を対称とすることができ、双方の水
晶振動片に印加される応力を等しくすることができる。
したがって、エッチング残り２２及び２２ａの形状を従
来と比較して対象とすることができるので、製造された
水晶振動子の振動が安定する。
【００８９】さらに、図１１に示したマスク２０３を用
いた方法によれば、第１振動片対応領域２０６の外周
は、第１線分１３の他端にその一端で連続し、Ｘ軸と約
４０度の角度を成して第１振動片対応領域２０６の先端
に近付く方向へ延びた第３線分２１３ａと、第３線分２
１３ａの他端にその一端で連続し、Ｘ軸と約８５度の角
度を成して第１振動片対応領域２０６の先端に近付く方
向へ延びた第４線分２１３ｂとを有し、第２振動片対応
領域２０７の外周は、第２線分１７の他端にその一端で
連続し、Ｘ軸と約４０度の角度を成して第２振動片対応
領域２０７の先端に近付く方向へ延びた第５線分２１７
ａと、第５線分２１７ａの他端にその一端で連続し、Ｘ
軸と約８５度の角度を成して第２振動片対応領域２０７
の先端に近付く方向へ延びた第６線分２１７ｂとを有す
る。
【００９０】さらに、図１２に示したマスク３０３を用
いた方法によれば、第１振動片対応領域３０６の外周
は、第１線分１３の他端にその一端で連続し、Ｘ軸と約
６０度の角度を成して第１振動片対応領域３０６の先端
に近付く方向に延びた線分３１３ａを有し、第２振動片
対応領域３０７の外周は、第２線分１７の他端にその一
端で連続し、Ｘ軸と約６０度の角度を成して第２振動片
対応領域３０７の先端に近付く方向に延びた線分３１７
ａを有する。
【００９１】図１〜図１２に示した水晶振動子の製造方
法は、一対の水晶振動片の対称性を考慮してなされたも
のであるが、これは単一の水晶振動片の対称性を考慮し
てなされてもよい。
【００９２】図１３に示したマスク４０３を用いた方法
によれば、振動片対応領域４０６の外周は、基部対応領
域４０５にその一端で連続し、Ｘ軸と約３０度の角度を
成して振動片対応領域４０６の先端に近付く方向へ延び
た第１線分１３と、第１線分１３から所定間隔離隔して
基部対応領域４０５にその一端で連続し、Ｘ軸と約３０
度の角度を成して振動片対応領域４０６の先端に近付く
方向へ延びた第２線分４５０とを有する。
【００９３】この場合、第１線分１３及び第２線分４５
０により形成される水晶振動片の根元部には、水晶振動
片振動時に応力が集中する。本方法によれば、水晶振動
片の根元部のエッチングは、これらの線分１３，４５０
により規定される水晶の結晶方位に応じて進行するの
で、この根元部により規定される水晶振動片側面の形状
を対称とすることができ、水晶振動片４０６に印加され
る応力を等しくすることができる。
【００９４】さらに、図１４に示したマスク５０３を用
いた方法によれば、振動片対応領域５０６の外周は、第
１線分１３の他端にその一端で連続し、Ｘ軸と約４０度
の角度を成して振動片対応領域５０６の先端に近付く方
向へ延びた第３線分２１３ａと、第３線分２１３ａの他
端にその一端で連続し、Ｘ軸と約８５度の角度を成して
振動片対応領域５０６の先端に近付く方向へ延びた第４
線分２１３ｂと、第２線分４５０の他端にその一端で連
続し、Ｘ軸と約４０度の角度を成して振動片対応領域５
０６の先端に近付く方向へ延びた第５線分４５０ａと、
第５線分４５０ａの他端にその一端で連続し、Ｘ軸と約
８５度の角度を成して振動片対応領域５０６の先端に近
付く方向へ延びた第６線分４５０ｂとを有する。
【００９５】さらに、図１５に示したマスク６０３を用
いた方法によれば、振動片対応領域６０６は、第１線分
１３の他端にその一端で連続し、Ｘ軸と約６０度の角度
を成して振動片対応領域６０６の先端へ近付く方向に延
びた線分３１３ａと、第２線分４５０の他端にその一端
で連続し、Ｘ軸と約６０度の角度を成して振動片対応領
域６０６の先端に近付く方向に延びた線分４５０ｃとを
有する。
【００９６】以上、上記いずれの方法においても、水晶
の結晶方位に応じてエッチングが進行するので、エッチ
ング残り形状が従来と比較して対称となり、製造された
水晶振動子の振動を安定させることができる。
【００９７】また、図８に示した水晶振動片６ａは、主
表面１ａと主表面１ａに対向する裏面１ｂとの間に位置
して振動片対応領域６の外周に沿って延びた側面に突出
部２０を有する。ここで、上記エッチングは、この突出
部２０の高さｔxが、主表面１ａと裏面１ｂとの間の距
離Ｄの８％以下になるまで行うことが好ましい。水晶振
動片６ａの厚みＤの８％以下になるまで水晶ウエハ１の
上記股部或いは根元部をエッチングすれば、振動を十分
に安定させることができるので、この必要最低限のエッ
チング時間で安定した振動を行う水晶振動子を製造する
ことができる。
【００９８】ここで、金属マスクの大きさは、突出部２
０の高さｔZが水晶振動片６ａの厚みＤの８％以下にな
るまでエッチングを行ったときに生じる股部のエッチン
グ残りの大きさに基づいて決定されている。
【００９９】さらに、振動片対応領域の外周は、第１線
分１３の他端にその一端で連続し、水晶のＸ軸に直交す
る方向（Ｙ’軸）に沿って延びた第７線分１０と、前記
第７線分１０の他端にその一端で連続し、水晶のＸ軸に
沿って延びた第８線分１２と、前記第８線分１２の他端
にその一端で連続し、水晶のＸ軸に沿って前記基部対応
領域５に向かって延びる第９線分１１を備えることが好
ましい。
【０１００】この場合、第３線分１０と第５線分１１と
は共に水晶のＸ軸に沿っているので、水晶振動片６ａ
は、これらの線分１０及び１１を境界として、共にＸ軸
に垂直な方向（Ｙ’）に沿って水晶ウエハ１の主表面１
ａからその内部へとエッチングされる。したがって、本
方法によれば、これらの線分１０及び１１を境界として
水晶ウエハ１から切出される水晶振動片６ａの形状をさ
らに対称とすることができる。
【０１０１】さらに、図１乃至図７を用いて説明した方
法により製造された水晶振動子は、水晶のＺ軸に沿った
軸（Ｚ’軸）に直交する平面を含む所定領域５を有する
基部５ａ、及び、前記平面を含む第１及び第２領域６，
７をそれぞれ有し前記基部５ａから水晶のＹ軸に沿った
軸（Ｙ’軸）に沿って同一方向に延びており電圧が印加
されることによって振動可能な第１及び第２水晶振動片
６ａ，７ａを備えた水晶振動子１００において、前記所
定領域５の外周は、前記第１及び第２水晶振動片６ａ，
７ａ間に位置して水晶のＸ軸に沿って延びた所定部分１
８を有し、前記第１領域６の外周は、前記所定領域５の
前記所定部分１８の一端にその一端で連続し、前記Ｘ軸
と約３０度の角度を成して前記第１水晶振動片６ａの先
端に近付く方向へ延びた第１線分１３を有し、前記第２
領域７の外周は、前記所定領域５の前記所定部分１８の
他端にその一端で連続し、前記Ｘ軸と約３０度の角度を
成して前記第２水晶振動片の先端に近付く方向へ延びた
第２線分１７を有する。
【０１０２】本水晶振動子は、上述のように、所定部分
１８及び第１及び第２線分１３，１７によって規定され
る第１及び第２水晶振動片６ａ，７ａの股部の形状を、
その製造時に対称とすることができるので、安定した振
動を行うことができる。
【０１０３】さらに、図１３を用いて説明した方法によ
り製造された水晶振動子は、水晶のＺ軸に沿った軸
（Ｚ’軸）に直交する平面を含む所定領域４０５を有す
る基部４０５ａ、及び、前記平面を含む第１領域４０６
を有し前記基部４０５ａから水晶のＹ軸に沿った軸
（Ｙ’軸）に沿って延びており電圧が印加されることに
よって振動可能な水晶振動片４０６ａを備えた水晶振動
子４００において、前記第１領域４０６の外周は、前記
所定領域４０５にその一端で連続し、水晶のＸ軸と約３
０度の角度を成して前記水晶振動片４０６ａの先端に近
付く方向に延びた第１線分１３と、前記第１線分１３か
ら所定間隔離隔して前記所定領域４０５にその一端で連
続し、前記Ｘ軸と約３０度の角度を成して前記水晶振動
片の先端に近付く方向に延びた第２線分４５０とを有す
る。
【０１０４】本水晶振動子は、上述のように、第１及び
第２線分１３，４５０によって規定される水晶振動片の
根元部の形状を、その製造時に対称とすることができる
ので、安定した振動を行うことができる。
【０１０５】なお、上記実施の態様に係る水晶振動子の
製造方法によれば、その水晶振動子は２つの水晶振動片
を備えたものについて説明したが、本発明はこれに限定
されるものではなく、本発明は１つ或いは３つ以上の水
晶振動片を備えた水晶振動子の製造方法にも適用可能で
ある。
【０１０６】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、水晶の
結晶方位に応じてエッチングが進行するので、安定した
振動を行う水晶振動子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】水晶ウエハの斜視図。
【図２】マスクの形成された水晶ウエハの斜視図。
【図３】図２の水晶ウエハをＡ−Ａ線矢印に沿って切っ
た断面図。
【図４】水晶振動子中間体の斜視図。
【図５】図４の中間体をＡ−Ａ線矢印に沿って切った断
面図。
【図６】水晶振動子を備えた角速度検出装置。
【図７】図６の水晶振動子をＡ−Ａ線矢印に沿って切っ
た断面図。
【図８】水晶振動片の断面図。
【図９】ｔz／Ｄに対するｔx／Ｄの分布度数を示すグラ
フ。
【図１０】エッチング時間と突出部の高さの関係を示す
グラフ。
【図１１】別の中間体の平面図。
【図１２】別の中間体の平面図。
【図１３】別の中間体の平面図。
【図１４】別の中間体の平面図。
【図１５】別の中間体の平面図。
【符号の説明】 ５ａ…基部、６ａ，７ａ…水晶振動片、１００…水晶振
動子、５…基部対応領域、１…水晶ウエハ、６，７…振
動片対応領域、３…マスク、１８…所定部分、１３…第
１線分、１７…第２線分。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉谷 伸芳 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 藤吉 基弘 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 判治 元康 東京都狛江市和泉本町１丁目８番１号 キ ンセキ株式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 水晶からなる基部及び前記基部から同一
    方向に延びており電圧が印加されることによって振動可
    能な第１及び第２水晶振動片を備えた水晶振動子の製造
    方法において、水晶のＺ軸に沿った軸に直交した主表面
    を有する水晶ウエハを用意する工程と、基部対応領域及
    び前記基部対応領域から前記水晶ウエハの所定のＸ軸に
    直交する軸に沿って同一方向に延びた第１及び第２振動
    片対応領域を有するマスクを前記主表面上に形成する工
    程と、前記マスクの形成された前記水晶ウエハをエッチ
    ングすることにより、前記マスクの前記基部対応領域及
    び前記第１及び第２振動片対応領域直下にそれぞれ前記
    基部及び前記第１及び第２水晶振動片を形成する工程
    と、を備え、 前記基部対応領域の外周は、前記第１及び第２振動片対
    応領域間に位置して前記Ｘ軸に沿って延びた所定部分を
    有し、 前記第１振動片対応領域の外周は、前記基部対応領域の
    前記所定部分の一端にその一端で連続し、前記Ｘ軸と約
    ３０度の角度を成して前記第１振動片対応領域の先端に
    近付く方向へ延びた第１線分を有し、 前記第２振動片対応領域の外周は、前記基部対応領域の
    前記所定部分の他端にその一端で連続し、前記Ｘ軸と約
    ３０度の角度を成して前記第２振動片対応領域の先端に
    近付く方向へ延びた第２線分を有することを特徴とする
    水晶振動子の製造方法。
  2. 【請求項２】 前記第１振動片対応領域の前記外周は、
    前記第１線分の他端にその一端で連続し、前記Ｘ軸と約
    ４０度の角度を成して前記第１振動片対応領域の先端に
    近付く方向へ延びた第３線分と、前記第３線分の他端に
    その一端で連続し、前記Ｘ軸と約８５度の角度を成して
    前記第１振動片対応領域の先端に近付く方向へ延びた第
    ４線分と、を有し、 前記第２振動片対応領域の前記外周は、前記第２線分の
    他端にその一端で連続し、前記Ｘ軸と約４０度の角度を
    成して前記第２振動片対応領域の先端に近付く方向へ延
    びた第５線分と、前記第５線分の他端にその一端で連続
    し、前記Ｘ軸と約８５度の角度を成して前記第２振動片
    対応領域の先端に近付く方向へ延びた第６線分と、を有
    することを特徴とする、請求項１に記載の水晶振動子の
    製造方法。
  3. 【請求項３】 前記第１振動片対応領域の前記外周は、
    前記第１線分の他端にその一端で連続し、前記Ｘ軸と約
    ６０度の角度を成して前記第１振動片対応領域の先端に
    近付く方向へ延びた線分を有し、 前記第２振動片対応領域の前記外周は、前記第２線分の
    他端にその一端で連続し、前記Ｘ軸と約６０度の角度を
    成して前記第２振動片対応領域の先端に近付く方向へ延
    びた線分を有することを特徴とする、請求項１に記載の
    水晶振動子の製造方法。
  4. 【請求項４】 水晶からなる基部及び前記基部から延び
    ており電圧が印加されることによって振動可能な水晶振
    動片を備えた水晶振動子の製造方法において、水晶のＺ
    軸に沿った軸に直交した主表面を有する水晶ウエハを用
    意する工程と、基部対応領域及び前記基部対応領域から
    前記水晶ウエハの所定のＸ軸に直交する軸に沿って延び
    た振動片対応領域を有するマスクを前記主表面上に形成
    する工程と、前記マスクの形成された前記水晶ウエハを
    エッチングすることにより、前記マスクの前記基部対応
    領域及び前記振動片対応領域直下にそれぞれ前記基部及
    び前記水晶振動片を形成する工程と、を備え、 前記振動片対応領域の外周は、前記基部対応領域にその
    一端で連続し、前記Ｘ軸と約３０度の角度を成して前記
    振動片対応領域の先端に近付く方向へ延びた第１線分
    と、前記第１線分から所定間隔離隔して前記基部対応領
    域にその一端で連続し、前記Ｘ軸と約３０度の角度を成
    して前記振動片対応領域の先端に近付く方向へ延びた第
    ２線分と、を有することを特徴とする水晶振動子の製造
    方法。
  5. 【請求項５】 前記振動片対応領域の前記外周は、前記
    第１線分の他端にその一端で連続し、前記Ｘ軸と約４０
    度の角度を成して前記振動片対応領域の先端に近付く方
    向へ延びた第３線分と、前記第３線分の他端にその一端
    で連続し、前記Ｘ軸と約８５度の角度を成して前記振動
    片対応領域の先端に近付く方向へ延びた第４線分と、前
    記第２線分の他端にその一端で連続し、前記Ｘ軸と約４
    ０度の角度を成して前記振動片対応領域の先端に近付く
    方向へ延びた第５線分と、前記第５線分の他端にその一
    端で連続し、前記Ｘ軸と約８５度の角度を成して前記振
    動片対応領域の先端に近付く方向へ延びた第６線分と、
    を有することを特徴とする、請求項４に記載の水晶振動
    子の製造方法。
  6. 【請求項６】 前記振動片対応領域の前記外周は、前記
    第１線分の他端にその一端で連続し、前記Ｘ軸と約６０
    度の角度を成して前記振動片対応領域の先端に近付く方
    向へ延びた線分と、前記第２線分の他端にその一端で連
    続し、前記Ｘ軸と約６０度の角度を成して前記振動片対
    応領域の先端に近付く方向へ延びた線分とを有すること
    を特徴とする、請求項４に記載の水晶振動子の製造方
    法。
  7. 【請求項７】 前記水晶振動片は、前記主表面と前記主
    表面に対向する裏面との間に位置して前記振動片対応領
    域の前記外周に沿って延びた側面に突出部を有し、前記
    エッチングは、前記突出部の高さが、前記主表面と前記
    裏面との間の距離の８％以下になるまで行うことを特徴
    とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の水晶振動
    子の製造方法。
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