(57)【要約】 【課題】アンカー部の伝熱効率を向上させるとともに、ＣＩ値の上昇を抑制して、振動特性を向上させる。【解決手段】Ｘカットされた水晶板により作成され、基部１０５から第１方向に延びる少なくとも一対の振動腕１０６、１０７と、基部１０５及び振動腕１０６、１０７を囲む枠部１０２と、基部１０５と枠部１０２とを接続するアンカー部１０３と、を有し、アンカー部１０３は、その断面積が振動腕１０６、１０７の断面積と異なる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘカットされた水晶板により作成される水晶振動片であって、
基部から第１方向に延びる少なくとも一対の振動腕と、
前記基部及び前記振動腕を囲む枠部と、
前記基部と前記枠部とを接続するアンカー部と、を有し、
前記アンカー部は、その断面積が前記振動腕の断面積と異なる水晶振動片。
【請求項２】
前記アンカー部の断面積は、前記振動腕の断面積に対して０．５倍以上１倍未満、または１倍より大きく３倍以下に設定される請求項１記載の水晶振動片。
【請求項３】
前記アンカー部は、前記一対の振動腕の間において前記基部から前記第１方向に延びる第１アンカー部と、前記基部から前記第１方向とは反対方向の第２方向に延びる第２アンカー部と、を有する請求項１または請求項２記載の水晶振動片。
【請求項４】
前記一対の振動腕のそれぞれは、前記第１方向に延びる第１腕部と、前記第１腕部の先端から前記第１方向とは反対方向の第２方向に延びる第２腕部と、を有する請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の水晶振動片。
【請求項５】
前記アンカー部は、その厚さが前記振動腕の厚さと同一に形成される請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の水晶振動片。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の水晶振動片を含む水晶デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶振動片及び水晶デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯端末や携帯電話などの電子機器では、水晶振動子や水晶発振器などの水晶デバイスが搭載されている。このような水晶デバイスとしては、Ｘカットされた水晶板（水晶ウェハ）によって形成された音叉型の水晶振動片を用いることが知られている。音叉型の水晶振動片は、基部と、この基部から一方向に延びた少なくとも一対の振動腕とを有し、基部及び振動腕を囲む枠部と基部とを接続するアンカー部を有している。
【０００３】
このような枠部を持った（フレーム付き）水晶振動片の表面及び裏面には、リッド及びベースがそれぞれ接合されており、振動腕等を内部空間（キャビティ）内に収容した状態となっている。（例えば、特許文献１参照）。また、枠部を有する水晶振動片は、エッチング等によって水晶板の一部に貫通孔を形成させることにより、枠部の内側に基部、振動腕、及びアンカー部が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１９９２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、Ｘカットされた水晶板は、その結晶構造からウエットエッチングによって貫通孔を形成するような加工が困難である。従って、一般にはドライエッチングによる加工が用いられる。このドライエッチングは、高温プロセスであるため水晶板自体を高温に加熱してしまう。水晶板は予めシリコン等のベースに接合された状態でドライエッチングされ、水晶板の熱をベースに伝達させて水晶板を冷却するようにしている。上記した音叉型の水晶振動片では、振動腕や基部の熱は、アンカー部を介して枠部及びベースに伝達される。
【０００６】
従って、アンカー部によって振動腕等の熱を効率よく伝達させることが求められている。なお、振動腕等が加熱されたままでは、マスクとして機能すべきレジスト等が高温によって消失し、ドライエッチングの際に、振動腕に形成された励振電極の破損や、振動腕の形状を設計値から大きく変形させる等の不都合が生じる。一方、アンカー部は、振動する基部や振動腕を支持しており、断面積が大きなアンカー部を用いると、伝熱効率は向上するが振動腕等の振動を阻害してＣＩ値の上昇を招くおそれがある。従って、アンカー部としては、伝熱効率を向上させるだけでなく、ＣＩ値の上昇を抑制することも同時に求められている。
【０００７】
以上のような事情に鑑み、本発明は、アンカー部の伝熱効率を向上させるとともに、ＣＩ値の上昇を抑制して、振動特性が優れた水晶振動片及び水晶デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、Ｘカットされた水晶板により作成される水晶振動片であって、基部から第１方向に延びる少なくとも一対の振動腕と、基部及び振動腕を囲む枠部と、基部と枠部とを接続するアンカー部と、を有し、アンカー部は、その断面積が振動腕の断面積と異なる。
【０００９】
また、アンカー部の断面積は、振動腕の断面積に対して０．５倍以上１倍未満、または１倍より大きく３倍以下に設定される構成であってもよい。また、アンカー部は、一対の振動腕の間において基部から第１方向に延びる第１アンカー部と、基部から第１方向とは反対方向の第２方向に延びる第２アンカー部と、を有する構成であってもよい。また、一対の振動腕のそれぞれは、第１方向に延びる第１腕部と、第１腕部の先端から第１方向とは反対方向の第２方向に延びる第２腕部と、を有する構成であってもよい。また、アンカー部は、その厚さが振動腕の厚さと同一に形成される構成であってもよい。また、本発明では、上記した水晶振動片を含む水晶デバイスが提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、アンカー部の断面積が振動腕の断面積と異なる構成とすることにより、基部及び振動部の熱を効率的に枠部に伝達することができるとともに、ＣＩ値の上昇を抑制することができる。これにより、振動特性に優れた水晶振動片及び水晶デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係る水晶振動片を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は、図１に示す水晶振動片の製造工程を示す図である。
【図３】図２に示す製造工程のうち一工程を示す図である。
【図４】図１に示す水晶振動片の特性を示すグラフである。
【図５】第２実施形態に係る水晶振動片を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図６】第３実施形態に係る水晶振動片を示す平面図である。
【図７】水晶デバイスの実施形態を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、以下の実施形態では、図面においては実施形態を説明するため、一部分を大きくまたは強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。また、図面においてハッチングした部分は金属膜を表している。以下の各図において、ＸＹＺ座標系を用いて図中の方向を説明する。このＸＹＺ座標系においては、水晶振動片の表面に平行な平面をＹＺ平面とする。このＹＺ平面において水晶振動片の長手方向をＹ方向と表記し、Ｙ方向に直交する方向をＺ方向と表記する。ＹＺ平面に垂直な方向（水晶振動片の厚さ方向）はＸ方向と表記する。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれは、図中の矢印の方向が＋方向であり、矢印の方向とは反対の方向が−方向であるものとして説明する。
【００１３】
＜第１実施形態＞  
第１実施形態に係る水晶振動片１００について図面を用いて説明する。図１（ａ）は、水晶振動片１００の平面を示している。本実施形態では、水晶振動片１００として、例えばＸカットの水晶振動片が用いられている。Ｘカットは、人工水晶の３つの結晶軸である電気軸、機械軸及び光学軸のうち、電気軸にほぼ垂直な面で切り出す加工手法である。Ｘカットによって切り出された水晶振動片は、振動特性が大きく現れる等の利点を有している。また、本明細書において、Ｘカットの水晶板には＋２°Ｘカット水晶板など、電気軸（Ｘ軸）から適宜傾斜させてカットされた水晶板を含む意味で用いている。
【００１４】
水晶振動片１００は、所定の振動数で振動する振動部１０１と、振動部１０１を囲む枠部１０２と、振動部１０１と枠部１０２とを連結するアンカー部１０３と、を有している。振動部１０１と枠部１０２との間には、アンカー部１０３を除いて、Ｘ軸方向に貫通する貫通穴１０４が形成されている。振動部１０１は、基部１０５と、振動腕１０６、１０７と、励振電極１１１〜１１４、１２１〜１２４とを有している。
【００１５】
基部１０５は、＋Ｙ方向に延びる一対の振動腕１０６、１０７を支持する。基部１０５は、アンカー部１０３によって枠部１０２の内側に保持される。また、基部１０５は、アンカー部１０３から＋Ｚ方向及び−Ｚ方向にそれぞれ等しい長さだけ突出した状態となっている。基部１０５のＸ方向の厚さは、アンカー部１０３の厚さと等しくなっている。振動部１０１の＋Ｘ側表面及び−Ｘ側表面は、アンカー部１０３から基部１０５にかけて平坦となっている。基部１０５は、枠部１０２内において、−Ｙ側に偏った位置に設けられている。
【００１６】
アンカー部１０３は、基部１０５の＋Ｙ側に形成される第１アンカー部１０３ａと、基部１０５の−Ｙ側に形成される第２アンカー部１０３ｂとを有している。第１アンカー部１０３ａ及び第２アンカー部１０３ｂは、基部１０５を挟んでＹ方向に配置されている。第１アンカー部１０３ａ及び第２アンカー部１０３ｂは、Ｘ方向から見たときに、Ｚ方向の幅が同一に形成されている。また、第１アンカー部１０３ａ及び第２アンカー部１０３ｂは、その断面形状（Ｙ方向に垂直な断面形状）がＹ方向において変化せず、ほぼ一定となっている。
【００１７】
振動腕１０６は、振動部１０１における振動の発生部分であり、第１腕部１０６ａと、第２腕部１０６ｂと、接続部１０６ｃとを有している。これら第１腕部１０６ａ、第２腕部１０６ｂ、及び接続部１０６ｃは、枠部１０２の内側において配置されている。第１腕部１０６ａは、基部１０５から＋Ｙ方向（第１方向）に延びるように帯状に形成されており、Ｚ方向の寸法（幅）が均一に形成されている。第１腕部１０６ａは、基部１０５を基端としてＺ方向に振動する。第１腕部１０６ａの先端（＋Ｙ側端部）は、接続部１０６ｃに接続されている。
【００１８】
接続部１０６ｃは、第１腕部１０６ａの先端（＋Ｙ側端部）から＋Ｚ方向に延びる帯状に形成される。第２腕部１０６ｂは、接続部１０６ｃから−Ｙ方向（第２方向）に延びるように帯状に形成されており、Ｚ方向の寸法（幅）が均一に形成されている。従って、第２腕部１０６ｂは、第１腕部１０６ａの＋Ｚ側に間隔を空けて並んで配置された状態となっている。第２腕部１０６ｂの−Ｙ側端部は、自由端となっている。この第２腕部１０６ｂは、接続部１０６ｃを基端としてＺ方向に振動する。
【００１９】
接続部１０６ｃは、第１腕部１０６ａと第２腕部１０６ｂとを接続している。従って、第１腕部１０６ａと第２腕部１０６ｂとが接続部１０６ｃによって折り返された形状を有している。なお、振動腕１０６は、第１腕部１０６ａ、第２腕部１０６ｂ、及び接続部１０６ｃにおいて等しい厚さに形成されている。第１腕部１０６ａ及び第２腕部１０６ｂのＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向についての寸法や形状については、所望の振動数に応じて適宜変更される。
【００２０】
一方、振動腕１０７は、振動腕１０６と同様、振動部１０１における振動の発生部分であり、第１腕部１０７ａと、第２腕部１０７ｂと、接続部１０７ｃとを有している。これら第１腕部１０７ａ、第２腕部１０７ｂ、及び接続部１０７ｃは、枠部１０２の内側において配置されている。第１腕部１０７ａは、基部１０５から＋Ｙ方向（第１方向）に延びるように帯状に形成されており、Ｚ方向の寸法（幅）が均一に形成されている。第１腕部１０７ａは、基部１０５を基端としてＺ方向に振動する。第１腕部１０７ａの先端（＋Ｙ側端部）は、接続部１０６ｃに接続されている。
【００２１】
接続部１０７ｃは、第１腕部１０７ａの先端（＋Ｙ側端部）から−Ｚ方向に延びる帯状に形成される。第２腕部１０７ｂは、接続部１０７ｃから−Ｙ方向（第２方向）に延びるように帯状に形成されており、Ｚ方向の寸法（幅）が均一に形成されている。従って、第２腕部１０７ｂは、第１腕部１０７ａの−Ｚ側に間隔を空けて並んで配置された状態となっている。第２腕部１０７ｂの−Ｙ側端部は、自由端となっている。この第２腕部１０７ｂは、接続部１０７ｃを基端としてＺ方向に振動する。
【００２２】
接続部１０７ｃは、第１腕部１０７ａと第２腕部１０７ｂとを接続している。従って、第１腕部１０７ａと第２腕部１０７ｂとが接続部１０７ｃによって折り返された形状を有している。なお、振動腕１０７は、第１腕部１０７ａ、第２腕部１０７ｂ、及び接続部１０７ｃにおいて等しい厚さに形成されている。第１腕部１０７ａ及び第２腕部１０７ｂのＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向についての寸法や形状については、所望の振動数に応じて適宜変更される。なお、振動腕１０６と振動腕１０７とは、アンカー部１０３に対して対称の形状となっている。
【００２３】
図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った断面図であり、振動腕１０６、１０７及びアンカー部１０３（第１アンカー部１０３ａ）の断面形状を示す図である。図１（ｂ）に示すように、振動腕１０６の第１腕部１０６ａ、第２腕部１０６ｂ、第１アンカー部１０３ａ、振動腕１０７の第１腕部１０７ａ及び第２腕部１０７ｂは、Ｘ方向の寸法がそれぞれ厚さＨ１で同一となっている。なお、この厚さＨ１は、枠部１０２と同一である。ただし、厚さＨ１は、枠部１０２の厚さと同一とすることに限定されず、例えば、アンカー部１０３、振動腕１０６、及び振動腕１０７を枠部１０２より薄くしてもよい。
【００２４】
また、第１アンカー部１０３ａは、Ｚ方向の寸法が幅Ｌ１となっている。なお、第２アンカー部１０３ｂのＺ方向の寸法も幅Ｌ１となっている。一方、振動腕１０６の第１腕部１０６ａ、第２腕部１０６ｂ、振動腕１０７の第１腕部１０７ａ及び第２腕部１０７ｂは、Ｚ方向の寸法がそれぞれ幅Ｌ２で同一となっている。図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、この第１実施形態では、第１アンカー部１０３ａの幅Ｌ１は、振動腕１０６の第１腕部１０６ａ、第２腕部１０６ｂ、振動腕１０７の第１腕部１０７ａ及び第２腕部１０７ｂの幅Ｌ２よりも大きい値となっている。
【００２５】
したがって、第１アンカー部１０３ａの断面積（Ｈ１×Ｌ１）は、第１腕部１０６ａ、第２腕部１０６ｂ、第１腕部１０７ａ及び第２腕部１０７ｂのいずれの断面積（Ｈ１×Ｌ２）よりも大きくなっている。なお、第１アンカー部１０３ａと等しい厚さ及び幅を有する第２アンカー部１０３ｂは、第１アンカー部１０３ａと同一の断面積を有しているため、同様に第１腕部１０６ａ、第２腕部１０６ｂ、第１腕部１０７ａ及び第２腕部１０７ｂの断面積よりも大きくなっている。
【００２６】
このように、第１実施形態では、アンカー部１０３と第１腕部１０６ａ等と厚さＨ１が同一であるものの、アンカー部１０３の幅Ｌ１を第１腕部１０６ａ等の幅Ｌ２と異ならせている。従って、アンカー部１０３の断面積（Ｈ１×Ｌ１）は、第１腕部１０６ａ等の断面積（Ｈ１×Ｌ２）とは異なった状態となっている。なお、アンカー部１０３の断面積は、第１腕部１０６ａ等の断面積に対して０．５倍以上１倍未満、または、１倍より大きく３倍以下の任意の比率に設定される。なお、第１アンカー部１０３ａや第１腕部１０６ａ等の断面形状は矩形状となっているが、これに限定されない。断面形状が矩形状でない場合でも、上記した断面積の関係は同様である。また、アンカー部１０３の断面積が振動腕１０６、１０７の断面積と異なる形態であればよく、第１アンカー部１０３ａの幅と第２アンカー部１０３ｂの幅とを変えてもよい。
【００２７】
振動腕１０６の表面（＋Ｘ側の面）には、基部１０５の表面（＋Ｘ側の面）まで延びる励振電極１１１、１１２が形成されている。同様に、振動腕１０６の裏面（−Ｘ側の面）には、基部１０５の裏面（−Ｘ側の面）まで延びる励振電極１２１、１２２が形成されている。励振電極１１１、１１２及び励振電極１２１、１２２は、基部１０５及び振動腕１０６の延在方向に沿ってそれぞれ平行に形成されている。
【００２８】
励振電極１１１は、４つの直線部分を有しており、これらが電気的に接続されている。先ず１つめの直線部分は、基部１０５の表面の＋Ｙ側の領域に、＋Ｚ方向に延びるように形成される。２つめの直線部分は、第１腕部１０６ａの表面の−Ｚ側の領域に、基部１０５から＋Ｙ方向に延びるように形成される。３つめの直線部分は、接続部１０６ｃの表面の＋Ｙ側の領域に、第１腕部１０６ａから＋Ｚ方向に延びるように形成される。４つめの直線部分は、第２腕部１０６ｂの表面の＋Ｚ側の領域に、接続部１０６ｃから−Ｙ方向に延びるように形成される。
【００２９】
同様に、励振電極１１２も、４つの直線部分を有しており、これらが電気的に接続されている。１つめの直線部分は、基部１０５の表面の−Ｙ側の領域に、＋Ｚ方向に延びるように形成される。２つめの直線部分は、第１腕部１０６ａの表面の＋Ｚ側の領域に、基部１０５から＋Ｙ方向に延びるように形成される。３つめの直線部分は、接続部１０６ｃの表面の−Ｙ側の領域に、第１腕部１０６ａから＋Ｚ方向に延びるように形成される。４つめの直線部分は、第２腕部１０６ｂの表面の−Ｚ側の領域に、接続部１０６ｃから−Ｙ方向に延びるように形成される。
【００３０】
励振電極１１１は、引出電極１１５を介して接続電極１１８に接続されている。また、励振電極１１２は、引出電極１１６を介して接続電極１１９に接続されている。これら引出電極１１５、１１６は、アンカー部１０３の表面（＋Ｘ側の面）から枠部１０２の表面（＋Ｘ側の面）にわたって形成されている。接続電極１１８、１１９は、枠部１０２の表面に形成されている。接続電極１１８、１１９は、枠部１０２に形成された貫通孔１０２ａ、１０２ｂに形成された不図示の貫通電極を介して、それぞれ枠部１０２の裏面（−Ｘ側の面）に形成された接続電極１２８、１２９に接続されている。
【００３１】
励振電極１２１、１２２は、基部１０５及び振動腕１０６の裏面に形成されている。励振電極１２１は、Ｘ方向から見たときに励振電極１１２と重なるように配置されている。図１（ａ）では、励振電極１２１は、励振電極１１２に重なっていることを表している。また、励振電極１２２は、Ｘ方向から見たとき励振電極１１１と重なるように配置されている。図１（ａ）では、励振電極１２２は、励振電極１１１に重なっていることを表している。
【００３２】
励振電極１２１は、基部１０５及び枠部１０２の裏面に形成された引出電極１２６を介して接続電極１２８に接続されている。また、励振電極１２２は、同じく基部１０５及び枠部１０２の裏面に形成された引出電極１２５を介して接続電極１２９に接続されている。従って、励振電極１１１と励振電極１２１とは同極であり、励振電極１１２と励振電極１２２とは同極である。このように、振動腕１０６は、第１腕部１０６ａ及び第２腕部１０６ｂの双方において、同極の励振電極（励振電極１１１及び励振電極１２１、励振電極１１２及び励振電極１２２）がＸ方向にクロスした状態で配置されている（図１（ｂ）参照）。
【００３３】
振動腕１０７の表面（＋Ｘ側の面）には、基部１０５の表面まで延びる励振電極１１３、１１４が形成されている。振動腕１０７の裏面（−Ｘ側の面）には、基部１０５の裏面まで延びる励振電極１２３、１２４が形成されている。励振電極１１３、１１４及び励振電極１２３、１２４は、基部１０５及び振動腕１０６の延在方向に沿ってそれぞれ平行に形成されている。
【００３４】
励振電極１１３、１１４及び励振電極１２３、１２４は、アンカー部１０３に対して、振動腕１０６に形成された励振電極１１１、１１２及び励振電極１２１、１２２とそれぞれ対称に形成されている。励振電極１１３は、励振電極１１１と対称であり、基部１０５の表面の＋Ｙ側の領域において−Ｚ方向に延びる直線部分と、第１腕部１０７ａの表面の＋Ｚ側の領域において＋Ｙ方向に延びる直線部分と、接続部１０７ｃの表面の＋Ｙ側の領域において−Ｚ方向に延びる直線部分と、第２腕部１０７ｂの表面の−Ｚ側の領域において−Ｙ方向に延びる直線部分とを有している。
【００３５】
励振電極１１４は、励振電極１１２と対称であり、基部１０５の表面の−Ｙ側の領域に、−Ｚ方向に延びる直線部分と、第１腕部１０７ａの表面の−Ｚ側の領域において＋Ｙ方向に延びる直線部分と、接続部１０７ｃの表面の−Ｙ側の領域において−Ｚ方向に延びる直線部分と、第２腕部１０７ｂの表面の＋Ｚ側の領域において−Ｙ方向に延びる直線部分とを有している。励振電極１１３は、引出電極１１５を介して接続電極１１８に接続されている。また、励振電極１１４は、引出電極１１６を介して接続電極１１９に接続されている。
【００３６】
励振電極１１３は、振動腕１０６の励振電極１１１と同様に、引出電極１１５を介して接続電極１１８に接続されている。また、励振電極１１４は、引出電極１１７を介して接続電極１１９に接続されている。引出電極１１７は、アンカー部１０３の表面（＋Ｘ側の面）から枠部１０２の表面（＋Ｘ側の面）にわたって形成されている。
【００３７】
励振電極１２３、１２４は、基部１０５及び振動腕１０７の裏面に形成されている。励振電極１２３は、Ｘ方向から見たときに励振電極１１４と重なるように配置されている。図１（ａ）では、励振電極１２３は、励振電極１１４に重なっていることを表している。また、励振電極１２４は、Ｘ方向から見たとき励振電極１１３と重なるように配置されている。図１（ａ）では、励振電極１２４は、励振電極１１３に重なっていることを表している。
【００３８】
励振電極１２３は、基部１０５及び枠部１０２の裏面に形成された引出電極１２７を介して接続電極１２８に接続されている。また、励振電極１２４は、振動腕１０６裏面の励振電極１２２と同様に引出電極１２５を介して接続電極１２９に接続されている。従って、励振電極１１３と励振電極１２３とは同極であり、励振電極１１４と励振電極１２４とは同極である。このように、振動腕１０７は、第１腕部１０７ａ及び第２腕部１０７ｂの双方において、同極の励振電極（励振電極１１３及び励振電極１２３、励振電極１１４及び励振電極１２４）がＸ方向にクロスした状態で配置されている（図１（ｂ）参照）。
【００３９】
次に、上記のように構成された水晶振動片１００の製造方法を説明する。
図２（ａ）〜図２（ｅ）は、水晶振動片１００の製造過程を示す工程図である。なお、図２では、振動腕１０６の第２腕部１０６ｂに相当する部分について示しており、裏面側（−Ｘ側の面）の電極等については省略している。本実施形態では、例えば人工水晶をＸカットして作成された水晶ウェハＷ（図２（ａ）参照）から個々の水晶振動片１００を切り出す多面取りが行われる。
【００４０】
図２（ａ）では、水晶振動片１００を構成する振動部１０１が所望の周波数特性を備えるように、水晶ウェハＷの厚さが調整される。なお、水晶ウェハＷ全体の厚さを調整することに代えて、振動部１０１やアンカー部１３０を形成する領域を枠部１０２に対して薄肉化してもよい。Ｘカット水晶板より作成された音叉型の水晶振動片は、Ｘ方向の肉厚が薄くなるほど振動特性が向上する利点がある。この薄肉化の工程には、ドライエッチング法や、サンドブラスト等が用いられる。
【００４１】
続いて、図２（ｂ）に示すように、導電性の金属膜によって励振電極１１１（その他、引出電極１１５や接続電極１４８など）がパターニングされる。パターニング手法としては、例えば、フォトリソグラフィ法及びエッチングによる手法の他に、メタルマスクを用いてスパッタもしくは蒸着する手法などがある。金属膜としては、例えば、水晶ウェハＷとの密着性を確保するための下地膜としてクロム（Ｃｒ）や、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、あるいはニッケルクロム（ＮｉＣｒ）や、ニッケルチタン（ＮｉＴｉ）、ニッケルタングステン（ＮｉＷ）合金を成膜し、その上に金（Ａｕ）や銀（Ａｇ）を成膜した積層構造が採用される。
【００４２】
次に、励振電極１１１が形成された後、水晶振動片１００の外形がドライエッチング法によって形成される。先ず、水晶ウェハＷの表面にレジストＲが塗布されるとともに、所定のパターンを露光してレジストＲをパターニングすることにより、図２（ｃ）に示すように、水晶ウェハＷのうち振動部１０１、枠部１０２及びアンカー部１０３を形成する部分を露出させる。
【００４３】
この状態で、図２（ｄ）に示すように、ドライエッチング法によって水晶ウェハＷの露出部分を除去することにより、貫通穴１０４が形成され、振動部１０１、枠部１０２、アンカー部１０３（第１アンカー部１０３ａ及び第２アンカー部１０３ｂ）が形成される。その後、図２（ｅ）に示すように、レジストＲを除去することにより、水晶振動片１００が形成される。なお、枠部１０２に形成される貫通孔１０２ａ、１０２ｂ（図１（ａ）参照）は、図２（ｄ）に示すドライエッチングと同時に形成されてもよく、また、図２（ｂ）の電極を形成する前に形成されてもよい。なお、貫通孔１０２ａ、１０２ｂには、内周面に導電性の金属膜が成膜されることにより貫通電極が形成される。貫通電極の金属膜は、励振電極１１１等と同様にスパッタ等により成膜され、励振電極１１１等の成膜と同時に行われる。
【００４４】
図３に示すように、ドライエッチングの工程に先だって、水晶ウェハＷの裏面には予めシリコン等のベース１８０（ベースウェハ）が接合されている。ベース１８０は、水晶振動片１００とともに、後述する水晶デバイス４００を構成する部材である。このベース１８０は、ウェハホルダＦに保持されている。
【００４５】
Ｘカットされた水晶ウェハＷは、ウエットエッチングによるＸ方向（厚さ方向）へのエッチングが困難であるため、上記のようにドライエッチングが用いられる。このドライエッチングは、高温プロセスであるため水晶ウェハＷを高温に加熱してしまう。従って、振動腕１０６、１０７等が加熱されたままでは、マスクとして機能すべきレジストＲ等が高温によって消失し、ドライエッチングの際に、振動腕１０６、１０７に形成された励振電極１１１〜１１４、１２１〜１２４を破損させる場合や、振動腕１０６、１０７などの形状を設計値から大きく変形させる等の不都合が生じる。
【００４６】
ドライエッチングによって加熱された振動腕１０６、１０７や基部１０５の熱は、図３に示すように、アンカー部１０３を介して枠部１０２及びベース１８０、さらにはウェハホルダＦに伝達される。本実施形態では、アンカー部１０３の断面積が振動腕１０６、１０７の断面積に対して異ならせることにより、振動腕１０６、１０７の熱がアンカー部１０３を介して効率よく伝達されるようにしている。その結果、振動腕１０６、１０７等が高温になるのを抑制し、レジストＲの消失等が防止される。
【００４７】
一方、アンカー部１０３は、振動する基部１０５や振動腕１０６、１０７を支持しており、断面積が大きなアンカー部１０３を用いると、伝熱効率は向上するが振動腕１０６、１０７等の振動を阻害してＣＩ値の上昇を招くおそれがある。従って、アンカー部１０３としては、伝熱効率を向上させるだけでなく、ＣＩ値の上昇を抑制することが必要である。
【００４８】
図４は、振動腕１０６、１０７の断面積とアンカー部１０３の断面積との比率を変化させた場合のＣＩ値の変化を示している。図４のグラフでは、振動腕１０６、１０７（第１腕部１０６ａ、１０７ａ、第２腕部１０６ｂ、１０６ｂ）の幅を１００μｍ（一定）とした場合に、横軸はアンカー部１０３の幅（単位はμｍ）を示しており、グラフの縦軸はＣＩ値（単位はｋΩ）を示している。なお、振動腕１０６、１０７とアンカー部１０３の厚さは同一である。なお、ＣＩ値の許容範囲は、水晶デバイスに求められる許容値として３５０ｋΩ以下としている。
【００４９】
図４に示すように、アンカー部１０３の幅が３００μｍを超える場合には、ＣＩ値が上昇して許容範囲の３５０ｋΩを超えてしまう。したがって、アンカー部１０３の幅が３００μｍ以下の場合に、ＣＩ値が許容範囲（３５０ｋΩ以下）となることが推定される。なお、図４のグラフでは、アンカー部１０３の幅を５０μｍ未満とした場合に、レジストＲが高温のため消失してしまうことが判明している。
【００５０】
したがって、これらの結果を踏まえると、アンカー部１０３と振動腕１０６、１０７との間で厚さが等しい場合に、アンカー部１０３の幅を振動腕１０６、１０７の幅に対して０．５倍以上１倍未満、又は、１倍より大きく３倍以下、すなわち、アンカー部１０３の断面積を振動腕１０６、１０７の断面積に対して０．５倍以上１倍未満、又は、１倍より大きく３倍以下とすることにより、レジストＲの消失を防ぐことができ、さらにＣＩ値の上昇を抑制することが可能となる。
【００５１】
このように、第１実施形態によれば、アンカー部１０３の断面積が振動腕１０６、１０７の断面積と異なる構成とすることにより、基部１０５及び振動腕１０６、１０７の熱を効率的に枠部１０２に伝達することができるとともに、ＣＩ値の上昇を抑制することができる。これにより、振動特性に優れた水晶振動片１００を提供することができる。
【００５２】
＜第２実施形態＞  
次に、第２実施形態に係る水晶振動片２００について説明する。図５（ａ）は、第２実施形態に係る水晶振動片２００の一部を示す斜視図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるＢ−Ｂ断面に沿った構成を示す図である。図５に示す水晶振動片２００では、励振電極や引出電極については省略しており、第１実施形態の水晶振動片１００の励振電極１１１と同様である。また、この水晶振動片２００において、図５で省略された部分については図１の水晶振動片１００と同様である。
【００５３】
図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、水晶振動片２００は、アンカー部２０３のＺ方向の寸法が幅Ｌ２であり、振動腕２０６、２０７のＺ方向の幅Ｌ２と同一となっている。一方、アンカー部２０３のＸ方向の寸法が厚さＨ１であるのに対し、振動腕２０６、２０７の厚さＨ２は厚さＨ１より小さく形成されている。従って、アンカー部２０３と振動腕２０６、２０７とでは、幅Ｌ２は同一であるが厚さＨ１、Ｈ２と異なるため、断面積が異なった状態となっている。図５に示す水晶振動片２００では、アンカー部２０３の断面積が振動腕２０６、２０７の断面積よりも大きくなっている。アンカー部２０３を構成する第１アンカー部２０３ａ及び第２アンカー部２０３ｂは、幅Ｌ２及び厚さＨ１が同一に形成されている。ただし、第１アンカー部２０３ａ及び第２アンカー部２０３ｂとで厚さを変えてもよい。
【００５４】
アンカー部２０３の厚さＨ１は、水晶振動片２００の枠部（図１の枠部１０２参照）と同じ厚さである。すなわち、アンカー部２０３を残して振動腕２０６、２０７（基部２０５を含む）が肉薄化されたものである。なお、基部２０５は、アンカー部２０３の−Ｘ側からＺ方向に突出した状態となっている。振動腕２０６、２０７は、いずれも第１腕部２０６ａ、２０７ａ、第２腕部２０６ｂ、２０７ｂ、接続部２０６ｃ、２０７ｃを有し、それぞれの配置は図１に示す振動腕１０６、１０７のそれぞれと同様である。
【００５５】
水晶振動片２００の製造方法は、図２に示す水晶振動片１００の製造方法とほぼ同様である。図２（ｂ）の電極形成工程に先だって、振動腕１０６、１０７や基部２０５を肉薄化するようにエッチング工程が追加される。このように、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、アンカー部２０３を介して基部２０５や振動腕２０６、２０７の熱を効率的に枠部１０２に伝達することができるとともに、ＣＩ値の上昇を抑制することができる。これにより、振動特性に優れた水晶振動片２００を提供することができる。
【００５６】
＜第３実施形態＞  
次に、第３実施形態について説明する。以下の説明において、第１実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。図６は、第３実施形態に係る水晶振動子３００を示す平面図である。この第３実施形態では、アンカー部３０３の構成が第１実施形態の水晶振動片１００とは異なっており、他の構成については上記第１実施形態と同一である。
【００５７】
図６に示すように、アンカー部３０３は、第１アンカー部３０３ａと、第２アンカー部３０３ｂとを有している。第１アンカー部３０３ａと第２アンカー部３０３ｂとでは、厚さは、図１と同様にＨ１と同一であるが、幅が異なっている。第１アンカー部３０３ａのＺ方向の寸法は幅Ｌ２であり、振動腕１０６、１０７の幅Ｌ２と同一になっている。一方、第２アンカー部３０３ｂの寸法は幅Ｌ１であり、第１アンカー部３０３ａより広くなっている。
【００５８】
従って、第１アンカー部３０３ａの断面積は、振動腕１０６、１０７（第１腕部１０６ａ、１０７ａ、第２腕部１０６ｂ、１０６ｂ）の断面積と同一であるが、第２アンカー部３０３ｂの断面積は振動腕１０６、１０７の断面積より大きくなっている。なお、図６では、第２アンカー部３０３ｂの断面積が第１アンカー部３０３ａの断面積より大きくなっているが、これとは逆に、第１アンカー部３０３ａの断面積が第２アンカー部３０３ｂの断面積より大きくてもよい。
【００５９】
このように、第１アンカー部３０３ａ及び第２アンカー部３０３ｂの少なくとも一方が振動腕１０６、１０７の断面積と異なる構成となっている。この第３実施形態においても、アンカー部３０３を介して基部１０５や振動腕１０６、１０７の熱を効率的に枠部１０２に伝達することができ、ＣＩ値の上昇を抑制することができる。なお、水晶振動片３００の製造方法は、第１実施形態の水晶振動片１００の製造方法とほぼ同様である。
【００６０】
＜水晶デバイス＞  
次に、水晶デバイスの実施形態について説明する。図７は、実施形態に係る水晶デバイス４００の分解斜視図である。図７に示すように、水晶デバイス４００は、水晶振動片１００を挟むように、水晶振動片１００の＋Ｘ側にリッド１７０が接合され、また、−Ｘ側にベース１８０が接合されて構成されている。水晶振動片１００としては、図１に示す第１実施形態の水晶振動片１００が用いられている。リッド１７０及びベース１８０は、シリコンが用いられるが、これに代えて水晶振動片１００と同様に、水晶材が用いられてもよい。さらに、リッド１７０及びベース１８０として、ガラスやセラミックスが用いられてもよい。
【００６１】
リッド１７０は、図７に示すように、矩形の板状に形成されており、裏面（−Ｘ側の面）に形成された凹部１７１と、凹部１７１を囲む接合面１７２とを有している。リッド１７０の接合面１７２は、水晶振動片１００の枠部１０２の表面に接合される。接合面１７２と枠部１０２との接合は、低融点ガラスやポリイミドなどの樹脂からなる接合材が用いられる他に、常温接合や陽極接合等により直接接合されてもよい。また、水晶振動片１００のアンカー部１０３及び振動腕１０６、１０７が薄片化されている場合は、リッド１７０の凹部１７１は設けられなくてもよい。また、リッド１７０の裏面には、外縁に沿った金属膜１７３が形成されている。この金属膜１７３は、水晶振動片１００とリッド１７０とを接合する場合、水晶振動片１００の表面の電極（例えば、引出電極１１６等）による高さのギャップが生じないようにするものである。従って、この金属膜１７３は、リッド１７０の裏面に形成されることに代えて、水晶振動片１００の表面に形成されてもよい。この金属膜１７３は、他の電極との電気的な接続はない。なお、金属膜１７３の幅は、任意に設定される。また、リッド１７０の凹部１７１の領域を拡大して（すなわち接合面１７２を外側に狭く形成させて）、水晶振動片１００と接合面１７２との間に引出電極１１６等を挟まないようにしてもよい。この場合、金属膜１７３は不要である。
【００６２】
ベース１８０は、図７に示すように、矩形の板状に形成されており、表面（＋Ｘ側の面）に形成された凹部１８１と、凹部１８１を囲む接合面１８２とを有している。ベース１８０の接合面１８２は、水晶振動片１００の枠部１０２の裏面に接合される。接合面１８２と枠部１０２との接合は、上記と同様に、低融点ガラスやポリイミドなどの樹脂からなる接合材が用いられる他に、常温接合や陽極接合等により直接接合されてもよい。
【００６３】
ベース１８０の裏面（−Ｙ側の面）には、一対の実装端子としての外部電極１８６、１８６ａがそれぞれ設けられている。外部電極１８６、１８６ａは、それぞれベース１８０を貫通して形成された貫通電極１８７、１８７ａを介して、水晶振動片１００の裏面の接続電極１２８、１２９に接続されている。なお、外部電極１８６、１８６ａとの接続を貫通電極１８７、１８７ａを介して行うことに限定されず、例えば、ベース１８０に形成された切り欠き（キャスタレーション）に金属膜を形成させ、この金属膜を介して外部電極１８６、１８６ａと接続電極１２８、１２９とを接続させてもよい。
【００６４】
外部電極１８６、１８６ａは、例えばメタルマスク等を用いたスパッタリングや真空蒸着により導電性の金属膜が成膜されることで形成される。金属膜としては、水晶振動片１００の励振電極１１１と同様に、例えば、水晶ウェハＷとの密着性を確保するための下地膜としてクロム（Ｃｒ）や、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、あるいはニッケルクロム（ＮｉＣｒ）や、ニッケルチタン（ＮｉＴｉ）、ニッケルタングステン（ＮｉＷ）合金を成膜し、その上に金（Ａｕ）や銀（Ａｇ）を成膜した積層構造が採用される。
【００６５】
貫通電極１８７、１８７ａは、ベース１８０に設けられた貫通孔を銅メッキ等により充填するか、導電性ペーストを充填することにより形成される。ベース１８０を水晶振動片１００に接合した際、ベース１８０の貫通電極１８７、１８７ａは、水晶振動片１００の裏面の接続電極１２８、１２９とそれぞれ電気的に接続される。また、ベース１８０の表面には、外縁に沿った金属膜１８５が形成されている。この金属膜１８５は、水晶振動片１００とベース１８０とを接合する場合、水晶振動片１００の裏面の電極（例えば、引出電極１２６等）による高さのギャップが生じないようにするものである。従って、この金属膜１８５は、ベース１８０の表面に形成されることに代えて、水晶振動片１００の裏面に形成されてもよい。この金属膜１８５は、他の電極との電気的な接続はない。なお、金属膜１８５の幅は、任意に設定される。
【００６６】
次に、水晶デバイス４００の製造方法について説明する。なお、水晶振動片１００の製造に関しては図２を用いて説明したのでその説明を省略する。水晶振動片１００の製造と並行して、リッド１７０及びベース１８０が製造される。これらリッド１７０及びベース１８０においても、水晶振動片１００と同様にそれぞれリッドウェハ、ベースウェハから個々を切り出す多面取りが行われる。
【００６７】
先ず、水晶ウェハＷとともに、リッドウェハ及びベースウェハが用意される。各ウェハは、シリコンウェハの他に、ガラスウェハや、水晶ウェハＷと同様に水晶結晶体から切り出された水晶板が用いられる。水晶板が用いられた場合は、水晶デバイス４００の製造工程において、ウェハ同士を接合する工程やウェハの表面に金属膜を成膜する工程で、各ウェハが加熱されて熱膨張するが、熱膨張率の異なる素材のウェハを用いると熱膨張率の差異によって変形や割れ等が生じる可能性があり、これを回避できる利点がある。
【００６８】
リッドウェハの裏面には、フォトリソグラフィ法及びエッチングによって凹部１７１が形成される。ベースウェハの表面には、フォトリソグラフィ法及びエッチングによって凹部１８１や貫通孔が形成される。なお、リッドウェハ、ベースウェハに対する凹部加工は、エッチング等に代えてサンドブラスト等の機械的手法により行われてもよい。さらに、ベースウェハには、貫通電極１８７、１８７ａが銅メッキや導電性ペーストの充填等により形成され、外部電極１８６、１８６ａがメタルマスク等を用いたスパッタリングや真空蒸着によりそれぞれ形成される。
【００６９】
続いて、真空雰囲気下において、リッドウェハと水晶ウェハＷとをアライメントした後、リッドウェハを水晶ウェハＷの表面に接合材を介して接合させ、同様に、ベースウェハと水晶ウェハＷとをアライメントした後、ベースウェハを水晶ウェハＷの裏面に接合材を介して接合させる。低融点ガラス等の接合材は、加熱されることにより溶融状態となって塗布され、固化することによりウェハ同士を接合する。なお、水晶ウェハＷに対するリッドウェハやベースウェハの接合として、接合材を用いることに限定されず、例えばイオンビーム活性化接合法などの手法により両者を直接接合させてもよい。また、水晶ウェハＷの加工の一部を、水晶ウェハＷにベースウェハを接合させた後に行ってもよい。続いて、接合されたウェハを、予め設定されたスクライブラインに沿って切断することにより、個々の水晶デバイス４００が完成する。
【００７０】
このように、水晶デバイス４００によれば、振動特性に優れた水晶振動片１００を用いているため、動作信頼性を向上させることができる。なお、水晶デバイス４００では、第１実施形態で説明した水晶振動片１００を用いたが、これに代えて第２実施形態や第３実施形態で説明した水晶振動片２００、３００が用いられてもよい。
【００７１】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。例えば、第１〜第３実施形態では、振動腕１０６、１０７がＹ方向において第１方向から第２方向へと折り返された構成を例に挙げて説明したが、これに限定されず、例えば振動腕１０６、１０７が第１方向のみに延びた構成であってもよい。図７では、水晶デバイスとして水晶振動子を示しているが、発振器であってもよい。発振器の場合は、ベース１８０にＩＣ等が搭載され、水晶振動片１００の引出電極１１５等や、ベース１８０の貫通電極１８７等がそれぞれＩＣ等に接続される。
【符号の説明】
【００７２】
１００、２００、３００…水晶振動片
１０１…振動部
１０２…枠部
１０３、２０３、３０３…アンカー部
１０３ａ、２０３ａ、３０３ａ…第１アンカー部
１０３ｂ、２０３ｂ、３０３ｂ…第２アンカー部
１０５、２０５…基部
１０６、１０７、２０６、２０７…振動腕
１０６ａ、１０７ａ、２０６ａ、２０７ａ…第１腕部
１０６ｂ、１０７ｂ、２０６ｂ、２０７ｂ…第２腕部
１１１〜１１４、１２１〜１２４…励振電極
１１５〜１１７、１２５〜１２７…引出電極
１１８、１１９、１２８、１２９…接続電極
４００…水晶デバイス
【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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