(57)【要約】【課題】圧電振動片の振動周波数を測定しながら調整することができると共に、振動周波数の調整量を大きく採ることができ、振動周波数の経時変化が少ない圧電振動片及びその製造方法を提供すること。【解決手段】中央部が薄板化された振動部３１と、前記振動部の中央部に形成された励振電極３２とを備えた圧電振動片３０の前記励振電極上に振動周波数調整膜３４を備える。これにより、圧電振動片の振動周波数を所定値よりも常に低くすることができるため、圧電振動片の振動周波数の調整時には振動周波数調整膜の厚みを減少させるのみでよいので、圧電振動片の振動周波数の調整量を大きく採ることができると共に、振動周波数の経時変化を抑制することができる。【選択図】図１
2010074840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部が薄板化された振動部と、前記振動部の中央部に形成された励振電極とを備えた
圧電振動片において、
前記励振電極上に振動周波数調整膜を備えている
ことを特徴とする圧電振動片。
【請求項２】
前記振動周波数調整膜が、ドライエッチング可能な材料で成る請求項１に記載の圧電振
動片。
【請求項３】
前記振動部が、水晶で成る請求項１または２に記載の圧電振動片。
【請求項４】
振動部の中央部が薄板化され、前記振動部の中央部に励振電極が形成された圧電振動片
の製造方法において、
前記励振電極上に振動周波数調整膜を成膜し、
前記励振電極に電圧を印加し前記振動部を振動させて振動周波数を測定し、
前記測定振動周波数が所定値になるまで前記振動周波数調整膜をエッチングする
ことを特徴とする圧電振動片の製造方法。
【請求項５】
前記振動周波数調整膜が、ドライエッチング可能な材料をスパッタリングすることによ
り成膜されている請求項４に記載の圧電振動片の製造方法。
【請求項６】
前記振動部が、水晶をウエットエッチングすることにより形成されている請求項４また
は５に記載の圧電振動片の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動片及びその製造方法に関し、特に振動周波数の調整機能を有する圧
電振動片及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧電振動片は、振動部と励振電極及び引き出し電極で概略構成されている。このような
構成の圧電振動片は、振動部の板厚により振動周波数が決定される。振動部の板厚と振動
周波数は反比例の関係にあり、例えば振動部の板厚が１００μｍのときの振動周波数は１
７．５ＭＨｚとなり、振動部の板厚が５０μｍのときの振動周波数は３５ＭＨｚとなる。
【０００３】
ところが、振動部の板厚が薄くなるほど、機械的な研磨加工は困難になり、また振動に
対する強度は弱くなり、振動部が破損し易くなる。このため、高周波数の圧電振動片は、
振動部の中央部のみを薄く加工し、外周部を補強枠として厚く加工した、いわゆる逆メサ
型の形状に作製されている。振動部の中央部の薄板化は、機械的な研磨で行う場合もある
が、殆どがウエットエッチングで行われている。
【０００４】
図８（Ａ）、（Ｂ）は、一般的な逆メサ型圧電振動片の一例を示す斜視図及びそのＡ−
Ａ線断面図である。
【０００５】
この逆メサ型圧電振動片１０は、矩形板状の振動部１１の中央部のみが薄く加工され、
外周部が厚く加工されている。そして、振動部１１の中央部の表裏面には励振電極１２が
形成され、外周部の一端には各励振電極１２に通電するための引き出し電極１３が形成さ
れている。
【０００６】
このような逆メサ型圧電振動片１０の製造方法としては、基板に複数のエッチングパタ
ーンをフォトリソグラフィで形成して所定の厚さまでウエットエッチングし、複数のチッ
プをウエットエッチング等で分割して振動部１１とする。そして、励振電極１２及び引き
出し電極１３をスパッタリング等で形成して最終的な逆メサ型圧電振動片１０とする方法
が知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来の逆メサ型圧電振動片１０の振動周波数を所定値に調整する方法としては
、振動部１１の厚みをウエットエッチング等で減少させる方法と、励振電極１２の厚みを
研磨等で減少させ、あるいは再度のスパッタリング等で増加させる方法が採られている。
【０００８】
ところが、振動部１１の厚みをウエットエッチング等で減少させる方法では、エッチン
グ液を使用するため、逆メサ型圧電振動片１０の振動周波数を測定しながら所定値に調整
することができない。このため、逆メサ型圧電振動片１０の振動周波数が所定値に達する
まで、振動部１１のウエットエッチングと逆メサ型圧電振動片１０の振動周波数の測定を
交互に繰り返さなくてはならず、多大な調整工数が掛かるという欠点があった。
【０００９】
また、励振電極１２の厚みを研磨等で減少させる方法では、励振電極１２の厚みが極薄
であるため、逆メサ型圧電振動片１０の振動周波数の調整量に限界が生じ、所定値に調整
することができない場合があるという欠点があった。一方、励振電極１２の厚みを再度の
スパッタリング等で増加させる方法では、励振電極１２の厚みが極端に厚くなってしまう
場合があり、その後の逆メサ型圧電振動片１０の使用において振動周波数が大幅に変化し
てしまうおそれがあった。
【００１０】
本発明の目的は、上記課題を解消して、圧電振動片の振動周波数を測定しながら調整す
ることができると共に、振動周波数の調整量を大きく採ることができ、振動周波数の経時
変化が少ない圧電振動片及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明は、中央部が薄板化された振動部と、前記振動部の中央部に形成された
励振電極とを備えた圧電振動片において、前記励振電極上に振動周波数調整膜を備えてい
ることを特徴とする圧電振動片である。
【００１２】
この請求項１の発明では、励振電極上に振動周波数調整膜を任意の厚みで別途形成する
ようにしているので、圧電振動片の振動周波数を所定値よりも常に低くすることができる
。このため、圧電振動片の振動周波数の調整時には振動周波数調整膜の厚みを減少させる
のみでよいので、圧電振動片の振動周波数の調整量を大きく採ることができると共に、振
動周波数の経時変化を抑制することができる。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１に記載の構成において、前記振動周波数調整膜が、ドライ
エッチング可能な材料で成る圧電振動片である。
【００１４】
この請求項２の発明では、請求項１の発明の作用に加え、振動周波数調整膜のガスエッ
チングにより圧電振動片の振動周波数を調整することが可能となるので、圧電振動片の振
動周波数を測定しながら調整することができる。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の構成において、前記振動部が、水晶で成
る圧電振動片である。
【００１６】
この請求項３の発明では、請求項１または２の発明の作用に加え、ウエットエッチング
が容易な水晶を用いているので、振動部を中央部が薄板化された逆メサ型の形状に容易に
形成することができる。
【００１７】
請求項４の発明は、振動部の中央部が薄板化され、前記振動部の中央部に励振電極が形
成された圧電振動片の製造方法において、前記励振電極上に振動周波数調整膜を成膜し、
前記励振電極に電圧を印加し前記振動部を振動させて振動周波数を測定し、前記測定振動
周波数が所定値になるまで前記振動周波数調整膜をエッチング処理することを特徴とする
圧電振動片の製造方法である。
【００１８】
この請求項４の発明では、圧電振動片の振動周波数が所定値よりも常に低くなるように
、励振電極上に振動周波数調整膜を任意の厚みで別途形成することができる。このため、
圧電振動片の振動周波数を測定しながら振動周波数調整膜の厚みを減少させるのみでよい
ので、圧電振動片の振動周波数の調整量を大きく採ることができると共に、振動周波数の
調整を迅速かつ高精度に行うことができる。さらに、振動周波数の経時変化を抑制するこ
とができる。
【００１９】
請求項５の発明は、請求項４に記載の構成において、前記振動周波数調整膜が、ドライ
エッチング可能な材料をスパッタリングすることにより成膜されている圧電振動片の製造
方法である。
【００２０】
この請求項５の発明では、請求項４の発明の作用に加え、ガスエッチングにより圧電振
動片の振動周波数を調整することが可能な振動周波数調整膜を容易に成膜することができ
る。
【００２１】
請求項６の発明は、請求項４または５に記載の構成において、前記振動部が、水晶をエ
ッチングすることにより形成されている圧電振動片の製造方法である。
【００２２】
この請求項６の発明では、請求項４または５の発明の作用に加え、ウエットエッチング
により中央部が薄板化された逆メサ型の振動部を容易に形成することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明によれば、振動周波数調整膜をドライエッチングが可能な材料で
励振電極上に任意の厚みで別途形成するようにしているので、圧電振動片の振動周波数を
所定値よりも常に低くすることができる。このため、振動周波数の調整時には、ガスエッ
チングにより振動周波数調整膜の厚みを減少させるのみでよいので、圧電振動片の振動周
波数を測定しながら調整することができる。また、圧電振動片の振動周波数の調整量を大
きく採ることができる。さらに、振動周波数の経時変化を抑制することができる。したが
って、高精度、高信頼性で、かつ長寿命の圧電振動片とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の圧電振動片の実施形態である逆メサ型圧電振動片を示す斜視図及びそのＡ−Ａ線断面図。
【図２】本発明の圧電振動片の製造方法の実施形態を示す第１の工程図。
【図３】本発明の圧電振動片の製造方法の実施形態を示す第２の工程図。
【図４】本発明の圧電振動片の製造方法の実施形態を示す第３の工程図。
【図５】本発明の圧電振動片の製造方法の実施形態を示す第４の工程図。
【図６】本発明の圧電振動片の製造方法の実施形態を示す第５の工程図。
【図７】本発明の圧電振動片の製造方法におけるドライエッチング装置によるエッチング時間（ｓｅｃ）と振動周波数測定装置による測定振動周波数変化（ＭＨｚ）との関係を示す図。
【図８】従来の逆メサ型圧電振動片の一例を示す斜視図及びそのＡ−Ａ線断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２６】
図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の圧電振動片の実施形態である逆メサ型圧電振動片を示
す斜視図及びそのＡ−Ａ線断面図である。
【００２７】
この逆メサ型圧電振動片３０は、矩形板状の振動部３１の中央部のみが薄く加工され、
外周部が厚く加工されている。そして、振動部３１の中央部の表裏面には励振電極３２が
形成され、外周部の一端には各励振電極３２に通電するための引き出し電極３３が形成さ
れている。そして、励振電極３２上の一部、この例では略中央部には、逆メサ型圧電振動
片３０の振動周波数を調整するための振動周波数調整膜３４が形成されている。
【００２８】
振動部３１は、ウエットエッチングが容易な例えば水晶で作成されているが、他に例え
ばニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３  ）やチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（ＺｒＴ
ｉ）Ｏ３  ）等で作成してもよい。このようにウエットエッチングが容易な水晶を用いて
いるので、振動部３１を中央部が薄板化された逆メサ型の形状に容易に形成することがで
きる。
【００２９】
励振電極３２及び引き出し電極３３は、例えばクロム（Ｃｒ）と金（Ａｕ）がこの順で
積層成膜されているが、他に例えばクロム（Ｃｒ）のみやアルミニウム（Ａｌ）のみ等で
成膜してもよい。
【００３０】
振動周波数調整膜３４は、ドライエッチングが可能な例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２  
）で成膜されているが、他に例えば窒化シリコン（Ｓｉ３  Ｎ４  ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ
）、ダイアモンドライクカーボン（Ｃ）等や、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）等
の金属で成膜してもよい。ここで、振動周波数調整膜３４がＳｉＯ、Ｓｉ３  Ｎ４  、Ｚ
ｎＯ、Ｃ、Ａｌ、Ｔｉで成膜されているときのエッチングガスとしては、四フッ化炭素（
ＣＦ４  ）、ＣＦ４  、塩素（Ｃｌ２  ）、酸素（Ｏ２  ）、Ｃｌ２  、ＣＦ４  がそれ
ぞれ用いられる。
【００３１】
このように振動周波数調整膜３４をドライエッチングが可能な材料で励振電極３２上の
一部に任意の厚みで別途形成しておくことにより、逆メサ型圧電振動片３０の振動周波数
を所定値よりも常に低くすることができる。このため、逆メサ型圧電振動片３０の振動周
波数の調整時には、ガスエッチングにより振動周波数調整膜３４の厚みを減少させるのみ
でよいので、逆メサ型圧電振動片３０の振動周波数を測定しながら調整することができ、
また逆メサ型圧電振動片３０の振動周波数の調整量を大きく採ることができると共に、振
動周波数の経時変化を抑制することができる。
【００３２】
また、図１では、振動周波数調整膜３４は励振電極３２より小さいが、振動周波数調整
膜３４が励振電極３２より大きくてもよい。
【００３３】
図２〜図６は、本発明の圧電振動片の製造方法の実施形態を示す工程図である。
【００３４】
先ず、サイズが３０ｍｍ×３０ｍｍ×０．１ｍｍの水晶で成るＡＴカット基板（３５度
１５分  回転Ｙ板）２１を用意して表面をポリッシュ仕上げする（図２（Ａ））。そして
、このＡＴカット基板２１の両面にＣｒを厚さ０．０５μｍとなるまでスパッタリングあ
るいは蒸着してＣｒ膜２２を成膜し、さらにＡｕを厚さ０．１μｍとなるまでスパッタリ
ングあるいは蒸着してＡｕ膜２３を成膜してフッ酸の耐蝕膜とする（図２（Ｂ））。そし
て、Ａｕ膜２３の表面にフォトレジストを塗布し乾燥させてフォトレジスト膜２４を成膜
する（図２（Ｃ））。
【００３５】
次に、フォトレジスト膜２４上に振動部３１の外形を形成するためのエッチングパター
ンが描画されたフォトマスク２５を配置し、紫外線で露光してフォトマスク２５のエッチ
ングパターンをフォトレジスト膜２４に転写する（図２（Ｄ））。そして、フォトレジス
ト膜２４の感光部分を現像液で現像して除去し、Ａｕ膜２３を露出させる（図２（Ｅ））
。
【００３６】
次に、露出したＡｕ膜２３を例えばヨウ素（Ｉ２  ）とヨウ化カリウム（ＫＩ）の水溶
液で成るＡｕ用のエッチング液でエッチングし、Ｃｒ膜２２を露出させ、さらに露出した
Ｃｒ膜２２をＣｒ用のエッチング液でエッチングし、ＡＴカット基板２１を露出させる（
図３（Ａ））。そして、残存しているフォトレジスト膜２４を剥離する（図３（Ｂ））。
続いて、露出したＡＴカット基板２１と残存しているＣｒ膜２２、Ａｕ膜２３を全て覆う
ようにフォトレジストを再度塗布し乾燥させてフォトレジスト膜２６を成膜する（図３（
Ｃ））。
【００３７】
次に、フォトレジスト膜２６上に振動部３１の形状を形成するためのエッチングパター
ンが描画されたフォトマスク２７を配置し、紫外線で露光してフォトマスク２７のエッチ
ングパターンをフォトレジスト膜２６に転写する（図３（Ｄ））。そして、フォトレジス
ト膜２６の感光部分を現像液で現像して除去し、ＡＴカット基板２１及びＡｕ膜２３を露
出させる（図４（Ａ））。
【００３８】
次に、露出したＡＴカット基板２１を例えばフッ化水素酸（ＨＦ）とフッ化アンモニウ
ム（ＮＨ４  Ｆ）が１：１の混合液（緩衝フッ酸）で成る水晶用のエッ
チング液を５０°Ｃにして１時間エッチングし、サイズが３ｍｍ×２ｍｍの振動部３１を
形成する（図４（Ｂ））。一方、露出したＡｕ膜２３を上述したＡｕ用のエッチング液で
エッチングし、Ｃｒ膜２２を露出させ、さらに露出したＣｒ膜２２を上述したＣｒ用のエ
ッチング液でエッチングし、ＡＴカット基板２１を露出させる（図４（Ｃ））。
【００３９】
次に、露出したＡＴカット基板２１を上述した水晶用のエッチング液でハーフエッチン
グし、振動部３１の中央部を厚さ８μｍに形成する（図４（Ｄ））。そして、残存してい
るフォトレジスト膜２６とＣｒ膜２２、Ａｕ膜２３を剥離する。これにより、複数の振動
部３１が完成する（図４（Ｅ））。
【００４０】
次に、振動部３１の両面上に励振電極３２及び引き出し電極３３を形成するための電極
パターンが描画されたマスク２８を配置し（図５（Ａ））、振動部３１の両面にＣｒを厚
さ２０ｎｍとなるまでスパッタリングしてＣｒ膜を成膜し、さらにＡｕを厚さ５０ｎｍと
なるまでスパッタリングしてＡｕ膜を成膜して励振電極３２及び引き出し電極３３とする
（図５（Ｂ））。この時点における振動周波数は、例えば１６６．３ＭＨｚとなる。
【００４１】
次に、振動部３１の両面上に振動周波数調整膜３４を形成するための調整膜パターンが
描画されたマスク２９を配置し（図５（Ｃ））、各励振電極３２上にＳｉＯ２  を厚さ３
００ｎｍとなるまでスパッタリングしＳｉＯ２  膜を成膜して振動周波数調整膜３４とす
る（図５（Ｄ））。この時点における振動周波数は、例えば１５８ＭＨｚとなる。
【００４２】
次に、励振電極３２、引き出し電極３３及び振動周波数調整膜３４が形成された振動部
３１をドライエッチング装置４０にセットし、引き出し電極３３を振動周波数測定装置５
０に接続する。そして、ドライエッチング装置４０内にＣＦ４  を流量が８×１０−５ｍ
３  ／ｍｉｎ、振動周波数調整膜３４への到達圧力が０．００２Ｐａ、ガス導入後の圧力
が２Ｐａとなるように流し、振動周波数測定装置５０により引き出し電極３３を介して励
振電極３２に通電して振動部３１を振動させ振動周波数を測定する。そして、測定振動周
波数が所定値になるまでドライエッチング装置４０によりプラズマの発生パワーが１００
Ｗ、周波数が１３．５６ＭＨｚで振動周波数調整膜３４を１００ｓｅｃドライエッチング
し（図６（Ａ））、最終的な逆メサ型圧電振動片３０とする（図６（Ｂ））。
【００４３】
尚、このときのドライエッチング装置４０によるエッチング時間（ｓｅｃ）と振動周波
数測定装置５０による測定振動周波数変化（ＭＨｚ）との関係は、ドライエッチング装置
４０によるプラズマの発生パワーが１００Ｗのときは図７の黒丸に示すように緩やかであ
るが、プラズマの発生パワーが２００Ｗのときは図７の黒四角に示すように急峻となる。
よって、エッチング時間（ｓｅｃ）の短縮化及び振動周波数調整の高精度化を図る場合は
、初期段階ではプラズマの発生パワーを高くし、最終段階ではプラズマの発生パワーを低
くして行うようにすればよい。尚、振動周波数調整膜３４のドライエッチングは、片側か
らのみでもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１０，３０  逆メサ型圧電振動片、１１，３１  振動部、１２，３２  励振電極、１３
，３３  接続電極、３４  振動周波数調整膜、２１  ＡＴカット基板、２２  Ｃｒ膜、２
３  Ａｕ膜、２４、２６  フォトレジスト膜、２５，２７  フォトマスク、２８，２９  
マスク、４０  ドライエッチング装置、５０  振動周波数測定装置。
【図１】
2010074840.tif 000003
【図２】
2010074840.tif 000004
【図３】
2010074840.tif 000005
【図４】
2010074840.tif 000006
【図５】
2010074840.tif 000007
【図６】
2010074840.tif 000008
【図７】
2010074840.tif 000009
【図８】
2010074840.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成21年12月3日(2009.12.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶基板と、
前記水晶基板の第１面の中央部に形成された第１凹部と、
前記水晶基板の第１面に対向する第２面の中央部に形成された第２凹部と、
前記第１凹部の底面の中央部に形成され、前記水晶基板に成膜されたクロム膜を含む第１励振電極と、
前記第２凹部の底面の中央部に形成され、前記水晶基板に成膜されたクロム膜を含む第２励振電極と、
前記第１励振電極の中央部に形成された第１振動周波数調整膜と、
前記第２励振電極の中央部に形成された第２振動周波数調整膜と、を備え、
前記第１振動周波数調整膜は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化亜鉛、ダイアモンドライクカーボン、アルミニウムおよびチタンのうちいずれかひとつの材料により形成され、
前記第２振動周波数調整膜は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化亜鉛、ダイアモンドライクカーボン、アルミニウムおよびチタンのうちいずれかひとつの材料により形成され、
前記第１振動周波数調整膜の面積は、前記第１励振電極の面積より小さく、
前記第２振動周波数調整膜の面積は、前記第２励振電極の面積より小さいことを特徴とする圧電振動片。
【請求項２】
前記第１振動周波数調整膜の厚さは、前記第１励振電極の厚さより大きく、
前記第２振動周波数調整膜の厚さは、前記第２励振電極の厚さより大きいことを特徴とする請求項１に記載の圧電振動片。
【請求項３】
前記第１凹部底面及び前記第２凹部底面は、矩形形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の圧電振動片。
【請求項４】
前記第１凹部及び前記第２凹部の開口面は、前記第１凹部の底面および前記第２凹部の底面より面積が大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の圧電振動片。
【請求項５】
水晶基板と、
前記水晶基板の第１面に形成された第１凹部と、
前記水晶基板の第１面に対向する第２面に形成された第２凹部と、
前記第１凹部の底面に形成され、前記水晶基板に成膜されたクロム膜を含む第１励振電極と、
前記第２凹部の底面に形成され、前記水晶基板に成膜されたクロム膜を含む第２励振電極と、
前記第１励振電極に形成され、ドライエッチング可能な材料で形成された第１振動周波数調整膜と、
前記第２励振電極に形成され、ドライエッチング可能な材料で形成された第２振動周波数調整膜と、を備え、
前記第１凹部の底面の中心、前記第２凹部の底面の中心、前記第１励振電極の中心、前記第２励振電極の中心、前記第１振動周波数調整膜の中心および前記第２振動周波数調整膜の中心が、前記第１凹部の底面および前記第２凹部の底面と直交する直線上にあり、
前記第１振動周波数調整膜の面積および前記第２振動周波数調整膜の面積は、前記第１励振電極の面積および前記第２励振電極の面積の少なくとも一方より小さいことを特徴とする圧電振動片。