(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶の結晶軸である、電気軸としてのＸ軸と、機械軸としてのＹ軸と、光学軸としてのＺ軸と、からなる直交座標系の前記Ｘ軸を中心として、前記Ｚ軸を前記Ｙ軸の−Ｙ方向へ傾けた軸をＺ´軸とし、前記Ｙ軸を前記Ｚ軸の＋Ｚ方向へ傾けた軸をＹ´軸とし、前記Ｘ軸と前記Ｚ´軸に平行な面で構成され、前記Ｙ´軸に平行な方向を厚みとするＡＴカット水晶基板からなる圧電基板であって、
前記Ｘ軸および前記Ｚ´軸を含む面であって、表裏の関係にある＋Ｙ´軸側に位置する第１主面および−Ｙ´軸側に位置する第２主面を有する素子形成部と、
前記素子形成部の外縁を囲む枠体部と、
を含み、
前記枠体部は、
前記素子形成部を介して前記Ｘ軸方向に対向する第１部分および第２部分と、
前記素子形成部を介して前記Ｚ´軸方向に対向する第３部分および第４部分と、
を有し、
前記第１部分は、前記第２部分よりも−Ｘ軸側に位置し、
前記第３部分は、前記第４部分よりも−Ｚ´軸側に位置し、
前記第１部分、前記第２部分、前記第３部分、および前記第４部分の各々は、
前記第１主面よりも＋Ｙ´軸側に位置する＋Ｙ´面と、
前記＋Ｙ´面と前記第１主面とを接続する第１接続面と、
を有し、
前記第１部分の前記＋Ｙ´面の幅１ａ、前記第２部分の前記＋Ｙ´面の幅２ａ、前記第３部分の前記＋Ｙ´面の幅３ａ、前記第４部分の前記＋Ｙ´面の幅４ａは、１ａ＞２ａ＞４ａ、１ａ＞３ａ＞４ａの関係を満たす、圧電基板。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１部分、前記第２部分、前記第３部分、および前記第４部分の各々は、
前記第２主面よりも−Ｙ´軸側に位置する−Ｙ´面と、
前記−Ｙ´面と前記第２主面とを接続する第２接続面と、
を有し、
前記第１部分の前記−Ｙ´面の幅１ｃ、前記第２部分の前記−Ｙ´面の幅２ｃ、前記第３部分の前記−Ｙ´面の幅３ｃ、前記第４部分の前記−Ｙ´面の幅４ｃは、１ｃ＞２ｃ＞３ｃ、１ｃ＞４ｃ＞３ｃの関係を満たす、圧電基板。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第１部分と前記第２部分とを接続する梁部を含む、圧電基板。
【請求項４】
請求項３において、
前記ＡＴカット水晶基板は、種子部を有し、
前記梁部は、前記種子部に形成されている、圧電基板。
【請求項５】
水晶の結晶軸である、電気軸としてのＸ軸と、機械軸としてのＹ軸と、光学軸としてのＺ軸と、からなる直交座標系の前記Ｘ軸を中心として、前記Ｚ軸を前記Ｙ軸の−Ｙ方向へ傾けた軸をＺ´軸とし、前記Ｙ軸を前記Ｚ軸の＋Ｚ方向へ傾けた軸をＹ´軸とし、前記Ｘ軸と前記Ｚ´軸に平行な面で構成され、前記Ｙ´軸に平行な方向を厚みとするＡＴカット水晶基板からなる圧電基板であって、
前記Ｘ軸および前記Ｚ´軸を含む面であって、表裏の関係にある＋Ｙ´軸側に位置する第１主面および−Ｙ´軸側に位置する第２主面を有する素子形成部と、
前記素子形成部の外縁を囲む枠体部と、
を含み、
前記枠体部は、
前記素子形成部を介して前記Ｘ軸方向に対向する第１部分および第２部分と、
前記素子形成部を介して前記Ｚ´軸方向に対向する第３部分および第４部分と、
を有し、
前記第１部分は、前記第２部分よりも−Ｘ軸側に位置し、
前記第３部分は、前記第４部分よりも−Ｚ´軸側に位置し、
前記第１部分、前記第２部分、前記第３部分、および前記第４部分の各々は、
前記第２主面よりも−Ｙ´軸側に位置する−Ｙ´面と、
前記−Ｙ´面と前記第２主面とを接続する第２接続面と、
を有し、
前記第１部分の前記−Ｙ´面の幅１ｃ、前記第２部分の前記−Ｙ´面の幅２ｃ、前記第３部分の前記−Ｙ´面の幅３ｃ、前記第４部分の前記−Ｙ´面の幅４ｃは、１ｃ＞２ｃ＞３ｃ、１ｃ＞４ｃ＞３ｃの関係を満たす、圧電基板。
【請求項６】
水晶の結晶軸である、電気軸としてのＸ軸と、機械軸としてのＹ軸と、光学軸としてのＺ軸と、からなる直交座標系の前記Ｘ軸を中心として、前記Ｚ軸を前記Ｙ軸の−Ｙ方向へ傾けた軸をＺ´軸とし、前記Ｙ軸を前記Ｚ軸の＋Ｚ方向へ傾けた軸をＹ´軸とし、前記Ｘ軸と前記Ｚ´軸に平行な面で構成され、前記Ｙ´軸に平行な方向を厚みとするＡＴカット水晶基板の＋Ｙ´軸側のＸＺ´面の外縁部に保護膜を形成する工程と、
前記保護膜をマスクとして、前記ＡＴカット水晶基板をエッチングする工程と、
を含み、
前記ＡＴカット水晶基板をエッチングする工程において、
前記ＡＴカット水晶基板を、前記Ｘ軸および前記Ｚ´軸を含む面であって、表裏の関係にある＋Ｙ´軸側に位置する第１主面および−Ｙ´軸側に位置する第２主面を有する素子形成部と、前記素子形成部の外縁を囲む枠体部と、を含むように形成し、
前記枠体部は、
前記素子形成部を介して前記Ｘ軸方向に対向する第１部分および第２部分と、
前記素子形成部を介して前記Ｚ´軸方向に対向する第３部分および第４部分と、
を有し、
前記第１部分は、前記第２部分よりも−Ｘ軸側に位置し、
前記第３部分は、前記第４部分よりも−Ｚ´軸側に位置し、
前記第１部分、前記第２部分、前記第３部分、および前記第４部分の各々は、
前記第１主面よりも＋Ｙ´軸側に位置する＋Ｙ´面と、
前記＋Ｙ´面と前記第１主面とを接続する第１接続面と、
を有し、
前記第１部分の前記＋Ｙ´面の幅１ａ、前記第２部分の前記＋Ｙ´面の幅２ａ、前記第３部分の前記＋Ｙ´面の幅３ａ、前記第４部分の前記＋Ｙ´面の幅４ａは、１ａ＞２ａ＞４ａ、１ａ＞３ａ＞４ａの関係を満たすように形成される、圧電基板の製造方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記ＡＴカット水晶基板をエッチングする工程において、エッチング溶液として緩衝フッ酸を主成分とする溶液を用いる、圧電基板の製造方法。
【請求項８】
請求項６または７において、
前記保護膜を形成する工程において、さらに、前記ＡＴカット水晶基板の−Ｙ´軸側のＸＺ´面の外縁部に保護膜を形成し、
前記ＡＴカット水晶基板をエッチングする工程において、
前記ＡＴカット水晶基板を、前記第１部分、前記第２部分、前記第３部分、および前記第４部分の各々が、
前記第２主面よりも−Ｙ´軸側に位置する−Ｙ´面と、
前記−Ｙ´面と前記第２主面とを接続する第２接続面と、
を有するように形成し、
前記第１部分の前記−Ｙ´面の幅１ｃ、前記第２部分の前記−Ｙ´面の幅２ｃ、前記第３部分の前記−Ｙ´面の幅３ｃ、前記第４部分の前記−Ｙ´面の幅４ｃは、１ｃ＞２ｃ＞３ｃ、１ｃ＞４ｃ＞３ｃの関係を満たすように形成される、圧電基板の製造方法。
【請求項９】
水晶の結晶軸である、電気軸としてのＸ軸と、機械軸としてのＹ軸と、光学軸としてのＺ軸と、からなる直交座標系の前記Ｘ軸を中心として、前記Ｚ軸を前記Ｙ軸の−Ｙ方向へ傾けた軸をＺ´軸とし、前記Ｙ軸を前記Ｚ軸の＋Ｚ方向へ傾けた軸をＹ´軸とし、前記Ｘ軸と前記Ｚ´軸に平行な面で構成され、前記Ｙ´軸に平行な方向を厚みとするＡＴカット水晶基板の−Ｙ´軸側のＸＺ´面の外縁部に保護膜を形成する工程と、
前記保護膜をマスクとして、前記ＡＴカット水晶基板をエッチングする工程と、
を含み、
前記ＡＴカット水晶基板をエッチングする工程において、
前記ＡＴカット水晶基板を、前記Ｘ軸および前記Ｚ´軸を含む面であって、表裏の関係にある＋Ｙ´軸側に位置する第１主面および−Ｙ´軸側に位置する第２主面を有する素子形成部と、
前記素子形成部の外縁を囲む枠体部と、を含むように形成し、
前記枠体部は、
前記素子形成部を介して前記Ｘ軸方向に対向する第１部分および第２部分と、
前記素子形成部を介して前記Ｚ´軸方向に対向する第３部分および第４部分と、
を有し、
前記第１部分は、前記第２部分よりも−Ｘ軸側に位置し、
前記第３部分は、前記第４部分よりも−Ｚ´軸側に位置し、
前記第１部分、前記第２部分、前記第３部分、および前記第４部分の各々は、
前記第２主面よりも−Ｙ´軸側に位置する−Ｙ´面と、
前記−Ｙ´面と前記第２主面とを接続する第２接続面と、
を有し、
前記第１部分の前記−Ｙ´面の幅１ｃ、前記第２部分の前記−Ｙ´面の幅２ｃ、前記第３部分の前記−Ｙ´面の幅３ｃ、前記第４部分の前記−Ｙ´面の幅４ｃは、１ｃ＞２ｃ＞３ｃ、１ｃ＞４ｃ＞３ｃの関係を満たすように形成される、圧電基板の製造方法。
【請求項１０】
請求項６ないし９のいずれか１項に記載の圧電基板の製造方法を含む、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、圧電基板およびその製造方法、並びに圧電振動片の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、振動部の厚さが３０μｍのＡＴカット水晶振動子の製造方法に関し、外周部に厚肉の環状囲繞部（枠体部）を備えた圧電ウエハーの構造が開示されている。特許文献１では、枠体部の高さ方向中間位置に薄肉領域を設け、薄肉領域の外周縁を一体的に保持して縦断面形状がＨ字型となる構成例が提案されている。この構成例では、環状の金属膜によって水晶板の表裏両面の外周縁をマスクした状態でエッチングを実施することにより、水晶板の表裏両面側を同時エッチングして凹部を形成しているので、エッチング時間が半分となる。
【０００３】
また、特許文献１では、円形の水晶ウエハーの中心部を貫通するように細幅の梁を設けることにより機械的強度を更に高めた構造例が提案されている。
【０００４】
また、特許文献１に記載のスピンコーターによるフォトレジスト塗布工程において、モーターによって回転駆動される回転テーブル上に水晶ウエハーを保持した状態で回転テーブルを回転させつつ、水晶ウエハーの凹部内に向けてノズルからフォトレジストを塗布すると、遠心力によって枠体部の内壁に沿ってフォトレジストが溜まり易くなり、特に角隅部には多量のフォトレジストが溜まる。フォトレジストの量が多いために厚くなった部分については、厚さが均一且つ薄い中央部分と比べて露光・現像が円滑に実施されず、フォトリソグラフィプロセスが狙い通りには実施されなくなる。このため、外形抜き部分を精度良く形成できなくなる問題がある。
【０００５】
このような問題を解消するために、特許文献１には、外枠部の内壁側に角部が形成されない構成例が提案されている。例えば、薄板領域の外周縁部の輪郭形状が、Ｒ形状のみから構成されるようにしている。具体的には、外形が矩形の水晶ウエハーの外枠部の内壁面の全体形状を円形（或いは、楕円、長円）とする構成や、外枠部の内壁面の全体形状を略矩形としつつ角隅部をＲ状に面取りする構成が記載されている。
【０００６】
一方、特許文献２や特許文献３には、基本波で１００ＭＨｚ程度の共振周波数を実現可能な超薄の振動部（１５μｍ程度）と当該振動部の外周に設けた厚肉の環状囲繞部とを一体化してなる、所謂、逆メサ型ＡＴカット水晶振動子が提案されている。
【０００７】
更に、特許文献４には、基本波で６１８ＭＨｚの共振周波数を実現可能な超薄の振動部（２．２３７μｍ）を有する逆メサ型ＡＴカット水晶振動子が提案されている。
【０００８】
このように、超薄の振動部の機械的強度を確保するために、外周に枠状の環状囲繞部を設けるという技術思想は、逆メサ型ＡＴカット水晶振動子の分野では一般的に行われてきた。
【０００９】
ところが、水晶をウェットエッチングすることにより、逆メサ型ＡＴカット水晶振動子のような凹状の形状を実現しようとすると、水晶の有する異方性により水晶の結晶軸（電気軸：Ｘ，機械軸：Ｙ，光学軸：Ｚ）の方向に応じた結晶面が現出し、凹部の側壁に傾斜、エッジ、食込み等が発生する。エッチング速度の大小関係は、Ｚ軸≫Ｘ軸＞Ｙ軸となる。ここで、Ｘ軸は水晶の電気軸、Ｙ軸は水晶の機械軸、Ｚ軸は水晶の光学軸である。
【００１０】
例えば、特許文献５では、ＡＴカット水晶基板をフッ酸溶液を用いてエッチングすると、両主面の中央領域に凹部が形成されることが開示されている。このときＸ軸−Ｙ´軸に平行な断面で見たとき、凹部の壁面はいずれも傾斜面が現出し、傾斜面は＋Ｘ軸側では６０度となり、−Ｘ軸側では３０度となることが開示されている。
【００１１】
一方、Ｚ´軸−Ｙ´軸に平行な断面で見たとき、凹部の壁面にはそれぞれ傾斜面と食込面が現出していることが開示されている。このとき、Ｙ´軸方向での壁面は傾斜面と食込面となり、両主面間で斜対称となり、Ｘ軸方向での壁面はいずれも傾斜面となり両主面間で斜対称となることが開示されている。
【００１２】
特許文献６乃至１３には、エッチング溶液の一つである、バッファードフッ酸（緩衝フッ酸とも言う）を主成分としたエッチング溶液を用いた水晶片の製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００６−２６２００５号公報
【特許文献２】特開平０３−２４３００８号公報
【特許文献３】特許第３２５５５３４号公報
【特許文献４】特開２０００−０４０９３８号公報
【特許文献５】特開２０００−２２８６１８号公報
【特許文献６】特許第３５３４３８４号公報
【特許文献７】特許第３９１９０９１号公報
【特許文献８】特許第４３０５７２８号公報
【特許文献９】特許第３８２１８０３号公報
【特許文献１０】特開２００５−０６４５８７号公報
【特許文献１１】特許第３８２１８０３号公報
【特許文献１２】特開２００５−０６４５８７号公報
【特許文献１３】特許第４０７５８９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
圧電振動片は、例えば、特許文献５乃至１３に記載されているように、バッファードフッ酸を用いて水晶からなる圧電基板をエッチングすることにより形成される。しかしながら、水晶のエッチングでは、例えば、特許文献５に記載されているように、水晶の結晶軸の方向に応じた結晶面が現れるため、この現れる結晶面を考慮して圧電振動片を製造することが要求される。
【００１５】
また、水晶ウエハーの薄型化、大面積化に伴い、圧電基板の機械的強度の低下が問題となる。そのため、例えば、特許文献１では、薄板領域（圧電振動片が形成される領域）の外周部に厚肉の枠体部を設けることにより、機械的強度を高めた圧電基板（圧電ウエハー）が提案されている。しかしながら、枠体部が設けられると、それに伴い薄板領域が減少してしまい、量産性が低下してしまう場合がある。
【００１６】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、機械的強度が高く、量産性に優れた圧電基板およびその製造方法を提供することにある。
【００１７】
また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、上記圧電基板の製造方法を含む圧電振動片の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係る圧電基板は、
水晶の結晶軸である、電気軸としてのＸ軸と、機械軸としてのＹ軸と、光学軸としてのＺ軸と、からなる直交座標系の前記Ｘ軸を中心として、前記Ｚ軸を前記Ｙ軸の−Ｙ方向へ傾けた軸をＺ´軸とし、前記Ｙ軸を前記Ｚ軸の＋Ｚ方向へ傾けた軸をＹ´軸とし、前記Ｘ軸と前記Ｚ´軸に平行な面で構成され、前記Ｙ´軸に平行な方向を厚みとするＡＴカット水晶基板からなる圧電基板であって、
前記Ｘ軸および前記Ｚ´軸を含む面であって、表裏の関係にある＋Ｙ´軸側に位置する第１主面および−Ｙ´軸側に位置する第２主面を有する素子形成部と、
前記素子形成部の外縁を囲む枠体部と、
を含み、
前記枠体部は、
前記素子形成部を介して前記Ｘ軸方向に対向する第１部分および第２部分と、
前記素子形成部を介して前記Ｚ´軸方向に対向する第３部分および第４部分と、
を有し、
前記第１部分は、前記第２部分よりも−Ｘ軸側に位置し、
前記第３部分は、前記第４部分よりも−Ｚ´軸側に位置し、
前記第１部分、前記第２部分、前記第３部分、および前記第４部分の各々は、
前記第１主面よりも＋Ｙ´軸側に位置する＋Ｙ´面と、
前記＋Ｙ´面と前記第１主面とを接続する第１接続面と、
を有し、
前記第１部分の前記＋Ｙ´面の幅１ａ、前記第２部分の前記＋Ｙ´面の幅２ａ、前記第３部分の前記＋Ｙ´面の幅３ａ、前記第４部分の前記＋Ｙ´面の幅４ａは、１ａ＞２ａ＞４ａ、１ａ＞３ａ＞４ａの関係を満たす。
【００１９】
このような圧電基板によれば、枠体部を有するため、機械的強度を高めることができる。
【００２０】
また、第１部分の＋Ｙ´面の幅１ａ、第２部分の＋Ｙ´面の幅２ａ、第３部分の＋Ｙ´面の幅３ａ、第４部分の＋Ｙ´面の幅４ａが、１ａ＞２ａ＞４ａ、１ａ＞３ａ＞４ａの関係を満たす。ここで、後述するように、ＡＴカット水晶基板は、第１部分の第１接続面の幅１ｂ、第２部分の第１接続面の幅２ｂ、第３部分の第１接続面の幅３ｂ、第４部分の第１接続面の幅４ｂが、１ｂ＜２ｂ＝３ｂ＜４ｂの関係を満たすようにエッチングされる。そのため、各部分の＋Ｙ´面の幅が、１ａ＞２ａ＞４ａ、１ａ＞３ａ＞４ａの関係を満たすことにより、枠体部の各部分の幅１ａ＋１ｂ，２ａ＋２ｂ，３ａ＋３ｂ，４ａ＋４ｂを同じ大きさに近づけることができる。これにより、等方的に圧電基板の機械的強度を高めることができる。さらに、枠体部の各部分の幅が異なる場合と比べて、機械的強度を保ちつつ、素子形成部を大きくできる。したがって、機械的強度を保ちつつ、量産性を向上できる。
【００２１】
本発明に係る圧電基板において、
前記第１部分、前記第２部分、前記第３部分、および前記第４部分の各々は、
前記第２主面よりも−Ｙ´軸側に位置する−Ｙ´面と、
前記−Ｙ´面と前記第２主面とを接続する第２接続面と、
を有し、
前記第１部分の前記−Ｙ´面の幅１ｃ、前記第２部分の前記−Ｙ´面の幅２ｃ、前記第３部分の前記−Ｙ´面の幅３ｃ、前記第４部分の前記−Ｙ´面の幅４ｃは、１ｃ＞２ｃ＞３ｃ、１ｃ＞４ｃ＞３ｃの関係を満たしてもよい。
【００２２】
このような圧電基板によれば、より機械的強度を高めることができる。
【００２３】
本発明に係る圧電基板において、
前記第１部分と前記第２部分とを接続する梁部を含んでもよい。
【００２４】
このような圧電基板によれば、より機械的強度を高めることができる。
【００２５】
本発明に係る圧電基板において、
前記ＡＴカット水晶基板は、種子部を有し、
前記梁部は、前記種子部に形成されていてもよい。
【００２６】
このような圧電基板によれば、種子部に存在する歪みや転移が素子形成部に及ぼす影響を低減できる。
【００２７】
本発明に係る圧電基板は、
水晶の結晶軸である、電気軸としてのＸ軸と、機械軸としてのＹ軸と、光学軸としてのＺ軸と、からなる直交座標系の前記Ｘ軸を中心として、前記Ｚ軸を前記Ｙ軸の−Ｙ方向へ傾けた軸をＺ´軸とし、前記Ｙ軸を前記Ｚ軸の＋Ｚ方向へ傾けた軸をＹ´軸とし、前記Ｘ軸と前記Ｚ´軸に平行な面で構成され、前記Ｙ´軸に平行な方向を厚みとするＡＴカット水晶基板からなる圧電基板であって、
前記Ｘ軸および前記Ｚ´軸を含む面であって、表裏の関係にある＋Ｙ´軸側に位置する第１主面および−Ｙ´軸側に位置する第２主面を有する素子形成部と、
前記素子形成部の外縁を囲む枠体部と、
を含み、
前記枠体部は、
前記素子形成部を介して前記Ｘ軸方向に対向する第１部分および第２部分と、
前記素子形成部を介して前記Ｚ´軸方向に対向する第３部分および第４部分と、
を有し、
前記第１部分は、前記第２部分よりも−Ｘ軸側に位置し、
前記第３部分は、前記第４部分よりも−Ｚ´軸側に位置し、
前記第１部分、前記第２部分、前記第３部分、および前記第４部分の各々は、
前記第２主面よりも−Ｙ´軸側に位置する−Ｙ´面と、
前記−Ｙ´面と前記第２主面とを接続する第２接続面と、
を有し、
前記第１部分の前記−Ｙ´面の幅１ｃ、前記第２部分の前記−Ｙ´面の幅２ｃ、前記第３部分の前記−Ｙ´面の幅３ｃ、前記第４部分の前記−Ｙ´面の幅４ｃは、１ｃ＞２ｃ＞３ｃ、１ｃ＞４ｃ＞３ｃの関係を満たす。
【００２８】
このような圧電基板によれば、枠体部を有するため、機械的強度を高めることができる。
【００２９】
また、第１部分の−Ｙ´面の幅１ｃ、第２部分の−Ｙ´面の幅２ｃ、第３部分の−Ｙ´面の幅３ｃ、第４部分の−Ｙ´面の幅４ｃが、１ｃ＞２ｃ＞３ｃ、１ｃ＞４ｃ＞３ｃの関係を満たす。ここで、後述するように、ＡＴカット水晶基板は、第１部分の第２接続面の幅１ｄ、第２部分の第２接続面の幅２ｄ、第３部分の第２接続面の幅３ｄ、第４部分の第２接続面の幅４ｄが、１ｄ＜２ｄ＝４ｄ＜３ｄの関係を満たすようにエッチングされる。そのため、各部分の−Ｙ´面の幅が、１ｃ＞２ｃ＞３ｃ、１ｃ＞４ｃ＞３ｃの関係を満たすことにより、枠体部の各部分の幅１ｃ＋１ｄ，２ｃ＋２ｄ，３ｃ＋３ｄ，４ｃ＋４ｄを同じ大きさに近づけることができる。これにより、等方的に圧電基板の機械的強度を高めることができる。さらに、枠体部の各部分の幅が異なる場合と比べて、機械的強度を保ちつつ、素子形成部を大きくできる。したがって、機械的強度を保ちつつ、量産性を向上できる。
【００３０】
本発明に係る圧電基板の製造方法は、
水晶の結晶軸である、電気軸としてのＸ軸と、機械軸としてのＹ軸と、光学軸としてのＺ軸と、からなる直交座標系の前記Ｘ軸を中心として、前記Ｚ軸を前記Ｙ軸の−Ｙ方向へ傾けた軸をＺ´軸とし、前記Ｙ軸を前記Ｚ軸の＋Ｚ方向へ傾けた軸をＹ´軸とし、前記Ｘ軸と前記Ｚ´軸に平行な面で構成され、前記Ｙ´軸に平行な方向を厚みとするＡＴカット水晶基板の＋Ｙ´軸側のＸＺ´面の外縁部に保護膜を形成する工程と、
前記保護膜をマスクとして、前記ＡＴカット水晶基板をエッチングする工程と、
を含み、
前記ＡＴカット水晶基板をエッチングする工程において、
前記ＡＴカット水晶基板を、前記Ｘ軸および前記Ｚ´軸を含む面であって、表裏の関係にある＋Ｙ´軸側に位置する第１主面および−Ｙ´軸側に位置する第２主面を有する素子形成部と、前記素子形成部の外縁を囲む枠体部と、を含むように形成し、
前記枠体部は、
前記素子形成部を介して前記Ｘ軸方向に対向する第１部分および第２部分と、
前記素子形成部を介して前記Ｚ´軸方向に対向する第３部分および第４部分と、
を有し、
前記第１部分は、前記第２部分よりも−Ｘ軸側に位置し、
前記第３部分は、前記第４部分よりも−Ｚ´軸側に位置し、
前記第１部分、前記第２部分、前記第３部分、および前記第４部分の各々は、
前記第１主面よりも＋Ｙ´軸側に位置する＋Ｙ´面と、
前記＋Ｙ´面と前記第１主面とを接続する第１接続面と、
を有し、
前記第１部分の前記＋Ｙ´面の幅１ａ、前記第２部分の前記＋Ｙ´面の幅２ａ、前記第３部分の前記＋Ｙ´面の幅３ａ、前記第４部分の前記＋Ｙ´面の幅４ａは、１ａ＞２ａ＞４ａ、１ａ＞３ａ＞４ａの関係を満たすように形成される。
【００３１】
このような圧電基板の製造方法によれば、機械的強度が高く、量産性に優れた圧電基板を製造できる。
【００３２】
本発明に係る圧電基板の製造方法において、
前記ＡＴカット水晶基板をエッチングする工程において、エッチング溶液として緩衝フッ酸を主成分とする溶液を用いてもよい。
【００３３】
本発明に係る圧電基板の製造方法において、
前記保護膜を形成する工程において、さらに、前記ＡＴカット水晶基板の−Ｙ´軸側のＸＺ´面の外縁部に保護膜を形成し、
前記ＡＴカット水晶基板をエッチングする工程において、
前記ＡＴカット水晶基板を、前記第１部分、前記第２部分、前記第３部分、および前記第４部分の各々が、
前記第２主面よりも−Ｙ´軸側に位置する−Ｙ´面と、
前記−Ｙ´面と前記第２主面とを接続する第２接続面と、
を有するように形成し、
前記第１部分の前記−Ｙ´面の幅１ｃ、前記第２部分の前記−Ｙ´面の幅２ｃ、前記第３部分の前記−Ｙ´面の幅３ｃ、前記第４部分の前記−Ｙ´面の幅４ｃは、１ｃ＞２ｃ＞３ｃ、１ｃ＞４ｃ＞３ｃの関係を満たすように形成されてもよい。
【００３４】
このような圧電基板の製造方法によれば、より機械的強度が高く、量産性に優れた圧電基板を製造できる。
【００３５】
本発明に係る圧電基板の製造方法は、
水晶の結晶軸である、電気軸としてのＸ軸と、機械軸としてのＹ軸と、光学軸としてのＺ軸と、からなる直交座標系の前記Ｘ軸を中心として、前記Ｚ軸を前記Ｙ軸の−Ｙ方向へ傾けた軸をＺ´軸とし、前記Ｙ軸を前記Ｚ軸の＋Ｚ方向へ傾けた軸をＹ´軸とし、前記Ｘ軸と前記Ｚ´軸に平行な面で構成され、前記Ｙ´軸に平行な方向を厚みとするＡＴカット水晶基板の−Ｙ´軸側のＸＺ´面の外縁部に保護膜を形成する工程と、
前記保護膜をマスクとして、前記ＡＴカット水晶基板をエッチングする工程と、
を含み、
前記ＡＴカット水晶基板をエッチングする工程において、
前記ＡＴカット水晶基板を、前記Ｘ軸および前記Ｚ´軸を含む面であって、表裏の関係にある＋Ｙ´軸側に位置する第１主面および−Ｙ´軸側に位置する第２主面を有する素子形成部と、
前記素子形成部の外縁を囲む枠体部と、を含むように形成し、
前記枠体部は、
前記素子形成部を介して前記Ｘ軸方向に対向する第１部分および第２部分と、
前記素子形成部を介して前記Ｚ´軸方向に対向する第３部分および第４部分と、
を有し、
前記第１部分は、前記第２部分よりも−Ｘ軸側に位置し、
前記第３部分は、前記第４部分よりも−Ｚ´軸側に位置し、
前記第１部分、前記第２部分、前記第３部分、および前記第４部分の各々は、
前記第２主面よりも−Ｙ´軸側に位置する−Ｙ´面と、
前記−Ｙ´面と前記第２主面とを接続する第２接続面と、
を有し、
前記第１部分の前記−Ｙ´面の幅１ｃ、前記第２部分の前記−Ｙ´面の幅２ｃ、前記第３部分の前記−Ｙ´面の幅３ｃ、前記第４部分の前記−Ｙ´面の幅４ｃは、１ｃ＞２ｃ＞３ｃ、１ｃ＞４ｃ＞３ｃの関係を満たすように形成される。
【００３６】
このような圧電基板の製造方法によれば、機械的強度が高く、量産性に優れた圧電基板を製造できる。
【００３７】
本発明に係る圧電振動片の製造方法は、
本発明に係る圧電基板の製造方法を含む。
【００３８】
このような圧電振動片の製造方法によれば、本発明に係る圧電基板の製造方法を含むため、圧電基板の保持や移動、エッチング溶液中や洗浄溶液中での揺動等によって、圧電基板が変形、破損することを防ぐことができる。したがって、例えば、圧電基板の大面積化、素子形成部の薄型化が可能となる。さらに、このような圧電振動片の製造方法によれば、量産性に優れた本発明に係る圧電基板を用いることができるため、量産性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１実施形態に係る圧電基板を模式的に示す平面図。
【図２】第１実施形態に係る圧電基板を模式的に示す断面図。
【図３】第１実施形態に係る圧電基板を模式的に示す断面図。
【図４】ＡＴカット水晶基板を模式的に示す斜視図。
【図５】Ｙ´軸方向のエッチング量に対する、各側面の幅の関係を示すグラフ。
【図６】第１実施形態に係る圧電基板の製造工程を模式的に示す図。
【図７】第１実施形態に係る圧電基板の製造工程を模式的に示す図。
【図８】第１実施形態に係る圧電振動片の製造工程を模式的に示す図。
【図９】第１実施形態に係る圧電振動片の製造工程を模式的に示す図。
【図１０】第１実施形態に係る圧電振動片の製造工程を模式的に示す図。
【図１１】第２実施形態に係る圧電基板を模式的に示す断面図。
【図１２】第２実施形態に係る圧電基板を模式的に示す断面図。
【図１３】第３実施形態に係る圧電基板を模式的に示す断面図。
【図１４】第３実施形態に係る圧電基板を模式的に示す断面図。
【図１５】第４実施形態に係る圧電基板を模式的に示す平面図。
【図１６】第４実施形態に係る圧電基板を模式的に示す断面図。
【図１７】第４実施形態の変形例に係る圧電基板を模式的に示す断面図。
【図１８】本実験例に係る圧電基板を模式的に示す断面図。
【図１９】本実験例に係る圧電基板の破断変位量と荷重を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下に本発明のいくつかの実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の例を説明するものである。本発明は、以下の実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形例も含む。なお以下の実施形態で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００４１】
１．  第１実施形態
１．１．  圧電基板
まず、第１実施形態に係る圧電基板について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態にかかる圧電基板１００を模式的に示す平面図である。図２および図３は、圧電基板１００を模式的に示す断面図である。なお、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図であり、図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【００４２】
圧電基板１００は、図１〜図３に示すように、素子形成部１０と、素子形成部１０の外縁を囲む枠体部２０と、を含む。
【００４３】
圧電基板１００は、ＡＴカット水晶基板からなる。図４は、ＡＴカット水晶基板１０１を模式的に示す斜視図である。
【００４４】
水晶等の圧電材料は、一般的に三方晶系であり、図４に示すような結晶軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を有する。Ｘ軸は電気軸であり、Ｙ軸は機械軸であり、Ｚ軸は光軸である。ＡＴカット水晶基板１０１は、ＸＺ平面を、Ｘ軸周りに角度θだけ回転させた平面に沿って、圧電材料（例えば、人工水晶）から切り出された平板である。ここで、θ＝３５°１５′である。なお、Ｙ軸およびＺ軸もＸ軸周りにθ回転させて、それぞれＹ´軸およびＺ´軸とする。したがって、ＡＴカット水晶基板１０１は、結晶軸（Ｘ，Ｙ´，Ｚ´）軸を有する。すなわち、ＡＴカット水晶基板１０１は、水晶の結晶軸である、電気軸としてのＸ軸と、機械軸としてのＹ軸と、光学軸としてのＺ軸と、からなる直交座標系のＸ軸を中心として、Ｚ軸をＹ軸の−Ｙ方向へ傾けた軸をＺ’軸とし、Ｙ軸をＺ軸の＋Ｚ方向へ傾けた軸をＹ’軸とし、Ｘ軸とＺ’軸に平行な面で構成され、Ｙ’軸に平行な方向を厚みとする。ＡＴカット水晶基板１０１は、Ｙ´軸に直交するＸＺ´面（Ｘ軸およびＺ´軸を含む面）が主面（励振面）となる。このＡＴカット水晶基板１０１のＸＺ´面をエッチングして凹部を形成することにより、素子形成部１０および枠体部２０が形成される。
【００４５】
素子形成部１０は、図２および図３に示すように、２つの主面（第１主面１２および第２主面１４）を有している。第１主面１２と第２主面１４とは、表裏の関係にあり、第１主面１２は、＋Ｙ´軸側に位置し、第２主面１４は、−Ｙ´軸側に位置している。素子形成部１０は、圧電振動片１が形成される領域である。素子形成部１０の厚さ（Ｙ´軸方向の長さ）は、枠体部２０の厚さ（Ｙ´軸方向の長さ）よりも小さい。素子形成部１０の厚さは、例えば、３０μｍ程度であり、枠体部２０の厚さは、例えば、５０μｍ程度である。素子形成部１０の平面形状は、例えば、四角形である。
【００４６】
枠体部２０は、素子形成部１０の外縁を囲むように形成されている。枠体部２０は、第１部分２１と、第２部分２２と、第３部分２３と、第４部分２４と、を有している。第１部分２１と第２部分２２とは、素子形成部１０を介して、Ｘ軸方向に対向している。第１部分２１は、第２部分２２よりも−Ｘ軸側に位置している。第３部分２３と第４部分２４とは、Ｚ´軸方向に対向している。第３部分２３は、第４部分２４よりも−Ｚ´軸側に位置している。
【００４７】
第１〜第４部分２１〜２４の各々は、第１主面１２よりも＋Ｙ´軸側に位置する上面（＋Ｙ´面）２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａと、上面２１ａ〜２４ａと第１主面１２とを接続する側面（第１接続面）２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂを有している。上面２１ａ〜２４ａは、例えば、Ｙ´軸と直交する面であり、互いに同一平面（ＸＺ´平面）内に位置している。上面２１ａ〜２４ａは、図１に示すように、＋Ｙ´軸側からみて、第１主面１２を囲んでいる。
【００４８】
圧電基板１００では、例えば、ＡＴカット水晶基板１０１の＋Ｙ´軸側のＸＺ´面をエッチングして凹部を形成することにより、素子形成部１０および枠体部２０が形成される。エッチング溶液としては、例えば、緩衝フッ酸（バッファードフッ酸、弗化水素酸（ＨＦ）と弗化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）との混合溶液）を主成分とした溶液を用いることができる。ＡＴカット水晶基板１０１は、結晶方位によりエッチングレートに異方性がある。第１〜第４部分２１〜２４の側面２１ｂ〜２４ｂは、このエッチングレートの異方性を反映した形状を有している。
【００４９】
具体的には、図２および図３に示すように、第１部分２１の側面２１ｂ、第２部分２２の側面２２ｂ、および第４部分２４の側面２４ｂは、傾斜面となる。各側面２１ｂ、２２ｂ，２４ｂの傾斜角の大きさは、側面２１ｂの傾斜角＞側面２２ｂの傾斜角＞側面２４ｂの傾斜角の関係を満たす。また、第３部分２３の側面２３ｂは、曲率を持った傾斜面（食込面）となる。
【００５０】
図５は、Ｙ´軸方向のエッチング量Ｅｔに対する、第１部分２１の側面２１ｂの幅（Ｘ軸方向の長さ）１ｂ、第２部分２２の側面２２ｂの幅（Ｘ軸方向の長さ）２ｂ、第３部分２３の側面２３ｂの幅（Ｚ´軸方向の長さ）３ｂ、第４部分２４の側面２４ｂの幅（Ｚ´軸方向の長さ）４ｂの関係を示すグラフである。エッチング溶液としては、緩衝フッ酸を主成分とする溶液を用いた。図５に示すように、ＡＴカット水晶基板１０１は、Ｙ´軸方向のエッチング量Ｅｔによらず、第１部分２１の側面２１ｂの幅１ｂ、第２部分２２の側面２２ｂの幅２ｂ、第３部分２３の側面２３ｂの幅３ｂ、第４部分２４の側面２４ｂの幅４ｂが、１ｂ＜２ｂ＝３ｂ＜４ｂの関係を満たすようにエッチングされる。
【００５１】
なお、上述した各部分２１〜２４の側面２１ｂ〜２４ｂの幅１ｂ〜４ｂの関係は、主として、水晶の結晶面に依存するエッチングの異方性によるものである。したがって、エッチング条件が異なっても、同様の関係が得られるといえる。このように、ＡＴカット水晶基板１０１のエッチングでは、水晶の結晶軸の方向に応じた結晶面が現れるため、この現れる結晶面を考慮して圧電基板を製造することが求められる。
【００５２】
圧電基板１００では、上面２１ａの幅（Ｘ軸方向の長さ）１ａ、上面２２ａの幅（Ｘ軸方向の長さ）２ａ、上面２３ａの幅（Ｚ´軸方向の長さ）３ａ、上面２４ａの幅（Ｚ´軸方向の長さ）４ａが、１ａ＞２ａ＞４ａ、１ａ＞３ａ＞４ａの関係を満たすように形成されている。これにより、枠体部２０の各部分２１〜２４の幅（上面の幅と側面の幅との和、１ａ＋１ｂ，２ａ＋２ｂ，３ａ＋３ｂ，４ａ＋４ｂ）を同じ大きさに近づけることができる。ここで、圧電基板１００において、枠体部２０の各部分２１〜２４の機械的強度は、各部分２１〜２４の幅（上面の幅と側面の幅との和）に依存する。したがって、枠体部２０の各部分２１〜２４の幅１ａ＋１ｂ，２ａ＋２ｂ，３ａ＋３ｂ，４ａ＋４ｂを同じ大きさに近づけることにより、等方的に圧電基板の機械的強度を高めることができる。図示の例では、上面２２ａの幅２ａと上面２３ａの幅３ａは、同じ大きさである。また、第１部分２１の幅１ａ＋１ｂ、第２部分２２の幅２ａ＋２ｂ、第３部分２３の幅３ａ＋３ｂ、および第４部分２４の幅４ａ＋４ｂは、同じ大きさである。したがって、等方的に圧電基板の機械的強度を高めることができる。圧電基板１００が、例えば、４インチ角の場合、枠体部２０の各部分２１〜２４の幅１ａ＋１ｂ，２ａ＋２ｂ，３ａ＋３ｂ，４ａ＋４ｂは、例えば、２〜２．５ｍｍ程度である。
【００５３】
圧電基板１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００５４】
圧電基板１００によれば、枠体部２０を有するため、機械的強度を高めることができる。したがって、後述する圧電振動片の製造工程において、圧電基板の保持や移動、エッチング溶液中や洗浄溶液中での揺動等によって、圧電基板が変形、破損することを防ぐことができる。
【００５５】
ところで、圧電振動片１の発振周波数は、素子形成部１０の厚さに依存する。具体的には、素子形成部１０の厚さが薄くなるほど、圧電振動片１の発振周波数が高くなる。したがって、高い発振周波数の圧電振動片を得るためには、素子形成部１０の厚さを薄くしなければならず、圧電基板の機械的強度が低下する。さらに、圧電基板を大面積化した場合にも、圧電基板の機械的強度は低下する。圧電基板１００によれば、枠体部２０によって機械的強度を高めることができるため、素子形成部の薄型化、および圧電基板の大面積化が可能となる。
【００５６】
圧電基板１００では、上面２１ａの幅１ａ、上面２２ａの幅２ａ、上面２３ａの幅３ａ、上面２４ａの幅４ａが、１ａ＞２ａ＞４ａ、１ａ＞３ａ＞４ａの関係を満たす。これにより、枠体部２０の各部分２１〜２４の幅１ａ＋１ｂ，２ａ＋２ｂ，３ａ＋３ｂ，４ａ＋４ｂを同じ大きさに近づけることができる。したがって、等方的に圧電基板の機械的強度を高めることができる。さらに、枠体部の各部分の幅が異なる場合と比べて、機械的強度を保ちつつ、素子形成部１０を大きくできる。したがって、圧電基板１００によれば、量産性を向上できる。
【００５７】
１．２．  圧電基板および圧電振動片の製造方法
次に、本実施形態に係る圧電基板および圧電振動片の製造方法について説明する。本発明に係る圧電振動片の製造方法は、本発明に係る圧電基板の製造方法を含む。
【００５８】
図６および図７は、本実施形態に係る圧電基板１００の製造工程を模式的に示す図である。なお、図６（Ａ）、図７（Ａ）は、圧電基板１００の製造工程を模式的に示す平面図であり、図１に対応している。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、図７（Ｃ）は、図７（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【００５９】
図６に示すように、結晶軸（Ｘ，Ｙ´，Ｚ´）を有するＡＴカット水晶基板１０１に保護膜１０２を形成する。保護膜１０２は、ＡＴカット水晶基板１０１の上面（＋Ｙ´軸側のＸＺ´面）の外縁部およびＡＴカット水晶基板１０１の下面（−Ｙ´軸側のＸＺ´面）の全面を覆うように形成される。保護膜１０２の材質は、後述するエッチング工程においてマスクとして機能できれば限定されず、例えば、ＣｒやＡｕ等の金属である。保護膜１０２は、例えば、スパッタ法により成膜され、公知のパターニング技術によりパターニングされる。ＡＴカット水晶基板１０１は、予め、ラップ、ポリッシュ等の機械的研磨によって所定の厚さ（例えば、５０μｍ程度）に加工されていてもよい。
【００６０】
図７に示すように、保護膜１０２が形成されたＡＴカット水晶基板１０１を、エッチング溶液に浸漬して揺動させて、保護膜１０２をマスクとしてエッチングする。これにより、保護膜１０２で囲まれた領域に凹部が形成され、素子形成部１０および枠体部２０が形成される。エッチングは、例えば、緩衝フッ酸を主成分としたエッチング溶液を用いて行うことができる。
【００６１】
ＡＴカット水晶基板１０１は、その結晶方位によりエッチングレートに異方性を有するため、枠体部２０の第１〜第４部分２１〜２４の側面２１ｂ〜２４ｂには、このエッチングレートの異方性を反映した形状が得られる。
【００６２】
次に、ＡＴカット水晶基板１０１を洗浄液中に浸漬して揺動させることによって付着したエッチング溶液を洗浄する。その後、保護膜１０２を除去する。
【００６３】
以上の工程により、圧電基板１００を製造することができる。
【００６４】
図８〜図１０は、圧電振動片１の製造工程を模式的に示す断面図であり、素子形成部１０の一部を拡大したものである。
【００６５】
圧電振動片１は、圧電基板１００を、例えば、フォトリソグラフィー技術を用いて加工することにより製造できる。以下、具体的に説明する。
【００６６】
図８に示すように、圧電基板１００の素子形成部１０の第１主面１２および第２主面１４に、保護膜１０４を成膜する。保護膜１０４の材質は、後述するエッチング工程においてマスクとして機能できれば限定されず、例えば、ＣｒやＡｕ等の金属である。次に、レジスト層１０６を成膜およびパターニングする。次に、レジスト層１０６をマスクとして、保護膜１０４をパターニングする。
【００６７】
図９に示すように、素子形成部１０を、保護膜１０４をマスクとして圧電基板１００を貫通するようにエッチングし、圧電振動片１の外形を形成する。圧電振動片１の外形は、圧電基板１００から完全に切り離されないで圧電振動片１の一部が圧電基板１００に接続された状態になるようにパターニングされる。エッチングは、緩衝フッ酸を主成分としたエッチング溶液を用いて行うことができる。
【００６８】
図１０に示すように、レジスト層１０６および保護膜１０４を除去する。さらに、圧電振動片１に電極（図示しない）を形成してもよい。次に、圧電振動片１を、圧電基板１００から切り離す。
【００６９】
以上の工程により、圧電振動片１を製造することができる。
【００７０】
圧電基板１００の製造方法によれば、機械的強度が高く、量産性に優れた圧電基板を製造することができる。
【００７１】
圧電振動片１の製造方法によれば、圧電基板１００を、フォトリソグラフィー技術を用いて加工することにより製造できる。したがって、高精細な圧電振動片を一括形成できる。
【００７２】
圧電振動片１の製造方法によれば、圧電基板１００の製造方法を含むため、圧電基板の保持や移動、エッチング溶液中や洗浄溶液中での揺動等によって、圧電基板が変形、破損することを防ぐことができる。したがって、例えば、圧電基板の大面積化、素子形成部１０の薄型化が可能となる。さらに、圧電振動片１の製造方法によれば、量産性に優れた圧電基板１００を用いることができるため、量産性を向上できる。
【００７３】
２．  第２実施形態
次に、第２実施形態に係る圧電基板について、図面を参照しながら説明する。図１１および図１２は、第２実施形態に係る圧電基板２００を模式的に示す断面図である。なお、図１１は図２に対応し、図１２は図３に対応している。以下、圧電基板２００において、上述した圧電基板１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７４】
上述した圧電基板１００の例では、ＡＴカット水晶基板１０１の上面（＋Ｙ´軸側のＸＺ´面）がエッチングされることにより、素子形成部１０および枠体部２０が形成された。これに対して、圧電基板２００では、ＡＴカット水晶基板１０１の下面（−Ｙ´軸側のＸＺ´面）がエッチングされることにより、素子形成部１０および枠体部２０が形成される。
【００７５】
第１〜第４部分２１〜２４の各々は、図１１および図１２に示すように、第２主面１４よりも−Ｙ´軸側に位置する下面（−Ｙ´面）２１ｃ，２２ｃ，２３ｃ，２４ｃと、下面２１ｃ〜２４ｃと第２主面１４とを接続する下側面（第２接続面）２１ｄ，２２ｄ，２３ｄ，２４ｄを有している。下面２１ｃ〜２４ｃは、例えば、Ｙ´軸と直交する面であり、互いに同一平面（ＸＺ´平面）内に位置している。下面２１ｃ〜２４ｃは、−Ｙ´軸側からみて、第２主面１４を囲んでいる。なお、以下では、便宜上、図２および図３に示す側面２１ｂ〜２４ｂを、上側面２１ｂ〜２４ｂという。
【００７６】
圧電基板２００においても、圧電基板１００の例と同様に、第１〜第４部分２１〜２４の下側面２１ｄ〜２４ｄは、ＡＴカット水晶基板１０１のエッチングレートの異方性を反映した形状を有している。具体的には、図１１に示すように、ＸＹ´断面において、第１部分２１の下側面２１ｄには、図２で示した第１部分２１の上側面２１ｂと同様の面が現れ、第２部分２２の下側面２２ｄには、図２で示した第２部分２２の上側面２２ｂと同様の面が現れる。また、図１２に示すように、Ｙ´Ｚ´断面において、第３部分２３の下側面２３ｄには、図３で示した第４部分２４の上側面２４ｂと同様の面が現れ、第４部分２４の下側面２４ｄには、図３で示した第３部分２３の上側面２３ｂと同様の面が現れる。したがって、ＡＴカット水晶基板１０１は、第１部分２１の下側面２１ｄの幅１ｄ、第２部分２２の下側面２２ｄの幅２ｄ、第３部分２３の下側面２３ｄの幅３ｄ、第４部分２４の下側面２４ｄの幅４ｄが、１ｄ＜２ｄ＝４ｄ＜３ｄの関係を満たすようにエッチングされる。
【００７７】
圧電基板２００では、下面２１ｃの幅（Ｘ軸方向の長さ）１ｃ、下面２２ｃの幅（Ｘ軸方向の長さ）２ｃ、下面２３ｃの幅（Ｚ´軸方向の長さ）３ｃ、下面２４ｃの幅（Ｚ´軸方向の長さ）４ｃが、１ｃ＞２ｃ＞３ｃ、１ｃ＞４ｃ＞３ｃの関係を満たすように形成されている。これにより、枠体部２０の各部分２１〜２４の幅（下面の幅と下側面の幅との和、１ｃ＋１ｄ，２ｃ＋２ｄ，３ｃ＋３ｄ，４ｃ＋４ｄ）を同じ大きさに近づけることができる。したがって、等方的に圧電基板の機械的強度を高めることができる。図示の例では、下面２２ｃの幅２ｃと下面２４ｃの幅４ｃは、同じ大きさである。また、第１部分２１の幅１ｃ＋１ｄ、第２部分２２の幅２ｃ＋２ｄ、第３部分２３の幅３ｃ＋３ｄ、および第４部分２４の幅４ｃ＋４ｄは、同じ大きさである。したがって、等方的に圧電基板の機械的強度を高めることができる。
【００７８】
圧電基板２００によれば、圧電基板１００と同様の作用効果を奏することができる。
【００７９】
なお、圧電基板２００の製造方法は、ＡＴカット水晶基板１０１の下面（−Ｙ´軸側のＸＺ´面）をエッチングすることにより、素子形成部１０および枠体部２０を形成する点を除いて、圧電基板１００の製造方法と同様であり、その説明を省略する。
【００８０】
３．  第３実施形態
次に、第３実施形態に係る圧電基板について、図面を参照しながら説明する。図１３および図１４は、第３実施形態に係る圧電基板３００を模式的に示す断面図である。なお、図１３は図２に対応し、図１４は図３に対応している。以下、圧電基板３００において、上述した圧電基板１００，２００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８１】
上述した圧電基板１００，２００の例では、ＡＴカット水晶基板１０１の上面または下面がエッチングされることにより、素子形成部１０および枠体部２０が形成された。これに対して、圧電基板３００では、ＡＴカット水晶基板１０１の上面および下面の両方がエッチングされることにより、素子形成部１０および枠体部２０が形成される。したがって、圧電基板３００では、図１３および図１４に示すように、枠体部２０の各部分２１〜２４が、上面２１ａ〜２４ａ、上側面２１ｂ〜２４ｂ、下面２１ｃ〜２４ｃ、下側面２１ｄ〜２４ｄを有している。
【００８２】
素子形成部１０は、図１３および図１４に示すように枠体部２０の高さ方向（Ｙ´軸方向）の中間に位置している。また、図示の例では、各部分２１〜２４の＋Ｙ´軸側の幅（上面の幅と上側面の幅との和）１ａ＋１ｂ，２ａ＋２ｂ，３ａ＋３ｂ，４ａ＋４ｂ、および各部分２１〜２４の−Ｙ´軸側の幅（下面の幅と下側面の幅との和）１ｃ＋１ｄ，２ｃ＋２ｄ，３ｃ＋３ｄ，４ｃ＋４ｄは、同じ大きさである。
【００８３】
圧電基板３００では、上面２１ａの幅１ａ、上面２２ａの幅２ａ、上面２３ａの幅３ａ、上面２４ａの幅４ａが、１ａ＞２ａ＞４ａ、１ａ＞３ａ＞４ａの関係を満たす。さらに、下面２１ｃの幅１ｃ、下面２２ｃの幅２ｃ、下面２３ｃの幅３ｃ、下面２４ｃの幅４ｃが、１ｃ＞２ｃ＞３ｃ、１ｃ＞４ｃ＞３ｃの関係を満たす。これにより、各部分２１〜２４の＋Ｙ´軸側の幅１ａ＋１ｂ，２ａ＋２ｂ，３ａ＋３ｂ，４ａ＋４ｂ、および各部分２１〜２４の−Ｙ´軸側の幅１ｃ＋１ｄ，２ｃ＋２ｄ，３ｃ＋３ｄ，４ｃ＋４ｄを同じ大きさに近づけることができる。したがって、等方的に機械的強度を高めることができる。さらに、枠体部の各部分の幅が異なる場合と比べて、機械的強度を保ちつつ、素子形成部１０を大きくできる。したがって、圧電基板３００によれば、量産性を向上できる。
【００８４】
また、圧電基板３００は、圧電基板１００，２００と比べて、機械的強度を向上できる。詳細は、後述する実験例で説明する。
【００８５】
なお、圧電基板３００の製造方法は、保護膜１０２（図６参照）をＡＴカット水晶基板１０１の上面の外縁部およびＡＴカット水晶基板１０１の下面の外縁部を覆うように形成する点を除いて、圧電基板１００の製造方法と同様であり、その詳細な説明を省略する。
【００８６】
４．  第４実施形態
次に、第４実施形態に係る圧電基板について、図面を参照しながら説明する。図１５は、第４実施形態に係る圧電基板４００を模式的に示す平面図である。図１６は、圧電基板４００を模式的に示す断面図である。なお、図１６は、図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線断面図である。以下、圧電基板４００において、上述した圧電基板１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８７】
圧電基板４００は、図１５および図１６に示すように、第１部分２１と第２部分２２とを接続する梁部４１０を有する。図示の例は、上述した圧電基板１００の構成に梁部４１０を設けたものである。梁部４１０は、第１主面１２上に形成されている。
【００８８】
梁部４１０は、素子形成部１０の厚さよりも厚く形成されている。図示の例では、梁部４１０の厚さは、枠体部２０の厚さと同じである。圧電基板４００では、梁部４１０を有することにより、機械的強度を高めることができる。
【００８９】
また、梁部４１０は、ＡＴカット水晶基板（人工水晶）の種子部に形成されていることができる。これにより、種子部に存在する歪みや転移が素子形成部１０に及ぼす影響を低減できる。なお、枠体部２０を種子部に形成してもよい。この場合も、種子部に存在する歪みや転移が素子形成部１０に及ぼす影響を低減できる。
【００９０】
なお、図示の例では、梁部４１０は、第１部分２１と第２部分２２とを接続していたが、第３部分２３と第４部分２４とを接続してもよい。また、図示の例では、圧電基板４００が梁部４１０を１つ有しているが、その数は限定されず、複数の梁部４１０を有していてもよい。複数の梁部４１０を有するにより、より圧電基板の機械的強度を高めることができる。したがって、圧電基板の大面積化、素子形成部の薄型化が可能となる。
【００９１】
図１７は、本実施形態の変形例に係る圧電基板４０１を模式的に示す断面図である。なお、図１７は、図１６に対応している。
【００９２】
図示の例は、上述した圧電基板３００の構成に梁部４１０を設けたものである。圧電基板４０１の梁部４１０は、第１主面１２上および第２主面１４上に形成されている。圧電基板４０１によれば、圧電基板４００と比べて、機械的強度を向上できる。詳細は、後述する実験例で説明する。
【００９３】
５．  実験例
本実験例では、２つの圧電基板Ａ，Ｂの曲げ強度試験を行った。図１８は、本実験に用いた圧電基板Ａ，Ｂを模式的に示す断面図である。圧電基板Ａでは、ＡＴカット水晶基板の＋Ｙ´軸側のＸＺ´面を緩衝フッ酸でエッチングすることにより、素子形成部および枠体部を形成した。また、第１部分と第２部分を接続する梁部を設けた。すなわち、圧電基板Ａは、上述した圧電基板４００に対応する。圧電基板Ｂは、ＡＴカット水晶基板の＋Ｙ´軸側および−Ｙ´軸側のＸＺ´面を緩衝フッ酸でエッチングすることにより、素子形成部および枠体部を形成した。また、第１部分と第２部分を接続する梁部を設けた。すなわち、圧電基板Ｂは、上述した圧電基板４０１に対応する。なお、圧電基板Ａと圧電基板Ｂとでは、素子形成部の幅および厚さは同じであり、枠体部の幅および厚さは同じである。
【００９４】
図１９は、圧電基板Ａおよび圧電基板Ｂの破断変位量および荷重を測定した結果を示すグラフである。なお、破断変位量とは、圧電基板が破断するまでの変位量をいい、荷重とは、圧電基板の破断荷重である。
【００９５】
図１９に示すように、破断変位量および荷重ともに、圧電基板Ａと比べて、圧電基板Ｂが大きいことがわかった。すなわち、圧電基板Ｂは、圧電基板Ａと比べて機械的強度が大きいことがわかった。したがって、圧電基板４０１は、圧電基板４００と比べて、機械的強度が高いことがわかった。また、梁部がない場合も同様の結果が得られると考えられるため、圧電基板３００は、圧電基板１００，２００と比べて機械的強度が高いといえる。
【００９６】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【００９７】
１  圧電振動片、１０  素子形成部、１２  第１主面、１４  第２主面、２０  枠体部、
２１  第１部分、２２  第２部分、２３  第３部分、２４  第４部分、
２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ  上面、２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ  上側面、
２１ｃ，２２ｃ，２３ｃ，２４ｃ  下面、２１ｄ，２２ｄ，２３ｄ，２４ｄ  下側面、
１００  圧電基板、１０１  ＡＴカット水晶基板、１０２  保護膜、１０４  保護膜、
１０６  レジスト層、２００，３００，４００，４０１  圧電基板、４１０  梁部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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