(57)【要約】      （修正有）【課題】圧電振動子において、副振動の発生を抑制することあるいは副振動の周波数をシフトさせることのできる技術を提供する。【解決手段】圧電振動子における副振動が発生する領域の圧電体１０に三日月形状の孔部２５ａ〜２５ｄ（凹部または貫通孔）を形成している。この孔部２５ａ〜２５ｄによって、当該部位の結晶の軸が反転されて周波数が変化するため、副振動のエネルギーを小さくできるかあるいは副振動の周波数を主振動の周波数から遠ざけるようにシフトすることができる。さらに孔部２５ａ〜２５ｄの形状を三日月形状とすることで、孔部の形成位置の精度が低くても副振動発生領域に重なる確率が高いため、高い歩留まりが期待できる。【選択図】図１
2014022792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の圧電体と、
この圧電体の両面に設けられた電極と、
前記圧電体の主振動とは異なる周波数で発振する副振動を抑制するために、前記圧電体に形成された副振動抑制用の三日月形状の孔部と、
を備えたことを特徴とする圧電振動子。
【請求項２】
前記電極における前記孔部に相当する位置に当該孔部の平面形状と同じ形状の貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１記載の圧電振動子。
【請求項３】
前記電極のうちの、励振電極に相当する部位の中心部に対して対称に設けられた対を成す孔部が複数対設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の圧電振動子。
【請求項４】
前記孔部は、圧電体の表裏両面に平面的に見て同じ位置に設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項記載の圧電振動子。
【請求項５】
前記主振動は厚みすべり振動であり、前記副振動はインハーモニクスオーバトーン振動であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項記載の圧電振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、副振動の発生を抑制する圧電振動子に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電振動子は、電子機器、計測機器や通信機器等、種々の分野で利用されており、特にＡＴカットの厚みすべり振動を主振動とする水晶振動子は周波数特性が良好なことから多用されているが、不要な副振動の発生が問題となる。不要な副振動が発生すると、主振動と結合して周波数ジャンプが起こる懸念がある。副振動の発生原因の一つに、インハーモニクスオーバトーン（以下「オーバトーン」）に起因するものがある。このオーバトーン振動は、厚み縦振動であり、振幅が主振動である厚み滑り振動の振幅と同じ位のレベルになる場合があり、このためその発生を防ぐか、その発振周波数を主振動の発振周波数から離れるようにシフトさせることが好ましい。また例えば厚みすべり振動を主振動とする場合に、他の副振動として、輪郭すべり振動など他の振動種別による副振動も挙げることができる。これらは、Activity dipsやFrequency dipsの発生要因となる。
【０００３】
ここで、厚みすべり振動の副振動の抑制方法の一つとして、電極面積を小さくすることにより、エネルギーを閉じ込める手法が知られている。しかしながら発振周波数が２０ＭＨｚを越えるとエネルギー閉じ込め効果が減少してしまうため、発振周波数が５０ＭＨｚを越える水晶振動子が一般化している現状では、この手法で副振動を抑制することは難しい。
【０００４】
また、水晶片の端部を面取りしたり、水晶片を凸状とする等の形状変化により副振動を抑えることも行われているが、電子機器の小型化に伴ない、小型で発振周波数が高い水晶振動子が要求される傾向にあることから、このような形状変化による副振動の抑制には限界がある。さらに、水晶片における副振動が発生する位置に接着剤等の負荷を与えることにより、副振動の発生を機械的に抑える手法も知られているが、接着剤からガスが発生したり、水晶片に応力を加えることによって、周波数の長期安定性を確保できないおそれがある。
【０００５】
また、特許文献１には、圧電板の主面に凹みを設ける構成が記載され、特許文献２には、電極タブ部に孔を設けると共に、水晶ブランクにポケットを設ける構成が記載されている。さらに、特許文献３には、励振電極に開口部を形成する構成が記載され、特許文献４には、水晶片において、副振動を抑圧するために凹所を形成する構成が記載されている。しかしながら、これらの技術を用いても、オーバトーン振動の発振周波数を主振動に影響を与えない範囲まで移動させることはできず、本発明の課題の解決を図ることはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６０−５８７０９号公報（第４図）
【特許文献２】特開平１−２６５７１２号公報（ＦＩＧ１，ＦＩＧ３）
【特許文献３】特開２００１−２５７５６０号公報（段落０００７、図１）
【特許文献４】特開平６−３３８７５５号公報（段落００１２、００１４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような事情の下になされたものであり、その目的は、圧電振動子において、副振動の発生を抑制することあるいは副振動の周波数をシフトさせることのできる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の圧電振動子は、板状の圧電体と、
この圧電体の両面に設けられた電極と、
前記圧電体の主振動とは異なる周波数で発振する副振動を抑制するために、前記圧電体に形成された副振動抑制用の三日月形状の孔部と、
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また本発明の圧電振動子は、前記電極における前記孔部に相当する位置に当該孔部の平面形状と同じ形状の貫通孔が形成されていることを特徴としてもよい。
【００１０】
さらに本発明の圧電振動子は、前記電極のうちの、励振電極に相当する部位の中心部に対して対称に設けられた対を成す孔部が複数対設けられていることを特徴としてもよい。
【００１１】
あるいは、本発明の圧電振動子は、前記孔部は、圧電体の表裏両面に平面的に見て同じ位置に設けられていることを特徴としてもよく、前記主振動は厚みすべり振動であり、前記副振動はインハーモニクスオーバトーン振動であることを特徴としてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明においては、圧電振動子における副振動が発生する領域の圧電体に三日月形状の孔部（凹部または貫通孔）を形成している。この孔部によって、当該部位の結晶の軸が反転されて、周波数が変化するため副振動の発生が抑えられる。具体的には副振動のエネルギーを小さくできるかあるいは副振動の周波数を主振動の周波数から遠ざけるようにシフトすることができる。このため圧電振動子における周波数ジャンプの発生を抑えることができる。さらに孔部の形状を三日月形状とすることで、孔部の形成位置の精度が低くても副振動発生領域に重なる確率が高いため、高い歩留まりが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に掛かる水晶振動子の一例を示す平面図及び断面図である。
【図２】前記水晶振動子の製造方法の一例を示す工程図である。
【図３】前記水晶振動子の製造方法の一例を示す工程図である。
【図４】本発明の効果である副振動が抑制される様子を示す説明図である。
【図５】前記水晶振動子の他の製造方法の一例を示す工程図である。
【図６】前記水晶振動子のさらに他の製造方法の一例を示す工程図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る水晶振動子の他の例を示す平面図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る水晶振動子の他の例を示す平面図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る水晶振動子の他の例を示す平面図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る水晶振動子の他の例を示す縦断側面図である。
【図１１】水晶振動子における副振動の発生領域を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る水晶振動子の他の例を示す平面図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る水晶振動子を備えたエッチング量センサの一例を示す縦断側面図である。
【図１４】本発明の実施の形態に掛かる水晶振動子の特性を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の圧電振動子をなす水晶振動子の一実施の形態を説明する。この水晶振動子１は、図１に示すように、圧電体をなす水晶片１０の両面に、夫々励振電極２１，２２を備えて構成されている。前記水晶片１０は、例えばＡＴカットの基本波モードのものが用いられ、主振動である厚みすべり振動が３０ＭＨｚで発振するように構成されている。この例では、前記水晶片１０は、例えば平面形状が矩形状に形成され、例えば長さ１．６ｍｍ、幅１．２ｍｍに形成される。
【００１５】
前記励振電極２１，２２は、前記水晶片１０を励振させるために、当該水晶片１０の両面の中央部に、互いに対向するように形成されている。これら励振電極２１，２２は例えば矩形状に構成されている。さらに、前記一面側の励振電極２１の一部には、水晶片１０の周縁に向かって引き出されるように引き出し電極２３が接続されると共に、他面側の励振電極２２の一部にも周縁に向かって引き出されるように引き出し電極２４が接続されている。前記一面側の励振電極２１及び引き出し電極２３、他面側の励振電極２２及び引き出し電極２４は夫々一体的に形成されており、これら励振電極２１，２２は例えばクロム（Ｃｒ）及び金（Ａｕ）の積層膜により形成されている。
【００１６】
さらにまた、水晶振動子１の一面側には、事前に把握した副振動の発生領域に三日月形状の孔部２５ａ〜ｄが形成される。励振電極２１はこの例では長方形状に形成されており、この長方形（励振電極２１）の中心部に対して対角線方向に各々対称な１対２組の孔部が設けられている。各組の一方の孔部２５ａ、２５ｄは励振電極２１の外線よりも外側にて水晶片１０に形成されている。また各組の他方の孔部２５ｂ、２５ｃについても励振電極２１の外線よりも外側にて水晶片１０に形成されているが、引き出し電極２３が形成されている部位については、引き出し電極から水晶片１０に亘って形成されている。即ち孔部２５ｃは水晶振動子の一面側に開口して形成されている。この例では副振動用の孔部２５ａ〜ｄは有底である凹部であるが、水晶振動子１の一面側から多面側に貫通する貫通孔であってもよい。
【００１７】
孔部２５ａ〜ｄは、主振動の発振周波数とは異なる周波数で発振する副振動の発生、この例では水晶片１０のＺ軸方向に起因し、主振動よりも高い周波数で発振するオーバトーン振動の発生を抑えるために形成されている。即ち主振動は、厚みすべり振動であり、副振動は厚み縦振動のオーバトーンである。このため、これら孔部２５ａ〜ｄは、励振電極２１における前記オーバトーンの振動領域に形成されている。ここで、副振動の発生を抑えるとは、副振動の発生を完全に防ぐ場合の他、副振動のゲインを減衰させる場合も含まれる。また、励振電極２１，２２の形状は適宜設定されるものであり、水晶片１０の外縁近傍まで励振電極２１，２２を形成するようにしてもよい。
【００１８】
続いて、前記水晶振動子１の製造方法について、図２及び図３を参照しながら説明する。なお、図２及び図３は、一枚の水晶基板３１のある一部分に作成される一個の水晶振動子について図１中のＡ−Ａ線上の縦断側面図を用いて、説明したものである。先ず、切り出された一枚の水晶基板３１を研磨加工して洗浄した後に（図２（ａ））、図２（ｂ）に示すように水晶基板３１の両面に例えばＣｒの上にＡｕを積層した電極膜（金属膜）３２を蒸着又はスパッタリングにより形成する。
【００１９】
次いで、ウェットエッチングにより、励振電極２１，２２及び引き出し電極２３，２４の電極パターンを形成する。例えば図２（ｃ）に示すように、水晶基板３１の一面側の上に、前記電極パターンに対応したレジストパターン３３を形成する。続いて、水晶基板３１をＫＩ（ヨウ化カリウム）溶液３４に浸漬して電極膜３２（金属膜）が露出した部分をエッチングし、前記電極パターンが形成された金属膜パターンを得る（図２（ｄ））。なお、引き出し電極２３が孔部２５ａ〜ｄと重なる場合には、当該部位の電極を同時に除去するようレジストパターン３３を形成する。また電極パターンは、別工程にて形成するようにしてもよい。
【００２０】
然る後、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、ウェットエッチングにより、水晶基板３１の所定位置に孔部２５ａ〜ｄを形成する。具体的には、孔部２５ａ〜ｄのみが開口するように、水晶基板３１の両面をカバー体３５により覆い、この水晶基板３１を例えばフッ酸溶液に浸漬し、前記カバー体３５をマスクとしてエッチングすることにより、図３（ｂ）に示すように、孔部２５を形成し、前記カバー体３５を除去する。ここで、前記カバー体３５は、水晶よりもフッ酸溶液によるエッチング速度が小さい材質により形成される。その後水晶基板３から水晶振動子１を切断する（図３（ｃ））。
【００２１】
上述の水晶振動子１によれば、一面側の水晶片１０における副振動の発生する位置に孔部２５ａ〜ｄを形成しているので、この領域では、結晶の軸が反転されている状態となって周波数が変化し振動が発生しにくくなるため、当該領域で発振する副振動のゲインが減衰する。  
さらに、水晶振動子は、水晶振動子の外形寸法が励振電極面積に対して小さくなると、発振周波数が高くなるという辺比効果を有している。前記辺比とは、励振電極面積／水晶片の厚さにより求められる値であり、辺比が大きい方が小さい方よりも発振周波数が高くなる。従って、水晶片１０に孔部２５を形成すると、この部位においては水晶片１０の外形寸法（厚さ）が小さくなるので、副振動の発振周波数は高周波側に移動していく。
【００２２】
上述の実施の形態による周波数の変化を図４に示すと、水晶振動子における事前に把握した副振動の発生領域に孔部２５ａ〜ｄを形成しているので、副振動ｆ２のゲインが減衰し、かつ当該副振動の発振周波数は高周波側に移動するためｆ３のように変化する。一方、主振動の発振周波数ｆ１は変化しないので、主振動の発振周波数と副振動の発振周波数との周波数差が大きくなり、副振動による悪影響の発生、例えば周波数ジャンプを抑えることができる。また副振動用の孔部を三日月形状とすることにより、孔部の形成位置の精度が低くても吹く振動の重なる確率が高いため、高い歩留まりが期待できる。
【００２３】
以上において、本発明の水晶振動子１は図５及び図６に示す方法により製造するようにしてもよい。図５に示す方法では、水晶基板３１に電極膜３２を形成し、既述のように、ウェットエッチングにより、水晶基板３１の所定位置に孔部２５ａ〜ｄを形成し、孔部２５ａ〜ｄのみが開口した金属膜パターンを得た後、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、ウェットエッチングにより、水晶基板３１の所定位置に孔部２５を形成する。具体的には、孔部２５ａ〜ｄのみが開口した電極膜パターンが形成された水晶基板３１を例えばフッ酸溶液に浸漬して、金属膜パターンをマスクとしてエッチングすることにより、図５（ｂ）に示すように、孔部２５を形成する。  
次いで、図５（ｃ）に示すように、既述のウェットエッチングにより、励振電極２１，２２及び引き出し電極２３，２４の形状に対応した電極パターンを得る。その後、レジストパターンを除去し、水晶基板３１から水晶振動子１を切断する。
【００２４】
この製造方法によれば、水晶片１０の両面に電極膜（金属膜）を形成し、次いで励振電極２１，２２の形成領域に孔部２５ａ〜ｄを形成し、この後、電極膜をマスクとしてウェットエッチングを行うことにより、水晶片１０に孔部２５を形成している。従って、水晶片１０に孔部２５ａ〜ｄを形成するためのマスクを電極膜３２と別個に形成する必要がなく、工程数を低減して、製造コストの低減を図ることができる。
【００２５】
また、図６に示す方法のように、初めに水晶基板３１に孔部２５を形成するようにしてもよい。つまり、水晶基板３１の表面にマスクとなる金属膜を形成すると共に、この金属膜の上に孔部２５ａ〜ｄの形状に対応したレジストパターンを形成し、次いで、水晶基板３１をフッ酸溶液に浸漬してエッチングすることにより孔部２５ａ〜ｄを形成する（図６（ａ）参照）。その後、レジストパターン及び金属膜を除去する。
【００２６】
次いで、図６（ｂ）に示すように、水晶基板３の表面に、所定の電極膜（金属膜）３５と、所定の電極パターンに対応するレジストパターン３６とを形成した後、この水晶基板３をＫＩ溶液に浸漬してエッチングし、前記電極パターンを得る。その後、レジストパターンを除去し、水晶基板３１から水晶振動子１を切断する（図６（ｄ）参照）。
【００２７】
続いて、水晶振動子１の他の例について、図７〜図１０を参照して説明する。図７に示すように、水晶振動子１Ａには、副振動の発生を抑制する孔部２５を、抑制対象の副振動に応じて１つ形成するようにしてもよい。この例は、水晶片１０のＺ軸方向に発生するオーバトーン振動を抑制するための孔部２５が設けられた構成である。
【００２８】
また図８に示すように、水晶振動子１Ｂには、副振動の発生を抑制する及び孔部２５を、抑制対象の副振動に応じて２つ形成するようにしてもよい。この例は、水晶片１０のＺ軸方向に発生するオーバトーン振動を抑制するための孔部２５ａと、水晶片１０のＸ軸方向に発生するオーバトーン振動を抑制するための孔部２５ｂとが夫々設けられた構成である。さらに図９に示すように孔部２５は励振電極２１上に設けられていてもよい。
【００２９】
また、図１０(ａ)に示す例は、一面側の励振電極２１に形成された孔部２５に連続するように、水晶片１０に貫通孔１２を設けた水晶振動子１Ｃの構成である。この場合、図１０（ａ）に示すように、一面側の励振電極２１には孔部２５が形成され、他面側の励振電極２２には孔部２５が形成されない構成でもよいし、図示はしないが一面側の励振電極２１のみならず他面側の励振電極２２にも貫通孔１２に連続するように孔部を形成するようにしてもよい。このように、水晶片１０における副振動の発生を抑制できる位置に貫通孔１２を形成した場合には、副振動の発生自体を防ぐことができ、有効である。この例では、孔部２５及び貫通孔１２は副振動抑制部に相当する。
【００３０】
さらに、図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように、孔部１１ａ，１１ｂは水晶片１０の両面側から夫々形成してもよい。図１０（ｂ）に示す水晶振動子１Ｄは、１つの副振動の発生を抑制するために、一面側の励振電極２１に形成された孔部２５ａ側と、他面側の励振電極２２における、前記孔部２５ａと水晶片１０を挟んで対向する位置に形成された孔部２５ｂ側から夫々孔部１１ａ，１１ｂが形成された構成である。また、図１０（ｃ）に示す水晶振動子１Ｅは、２つの副振動の発生の抑制に対応する構成であり、一の副振動の発生を抑制するために、一面側の励振電極２１に形成された孔部２５ａと、それに続く孔部２５ａを形成すると共に、他の副振動の発生を抑制するために、他面側の励振電極２２に孔部２５ｃを形成した構成である。
【００３１】
ここで実際の水晶振動子を用いて、副振動の領域を特定する方法に関して述べておく。第１の方法として、Ｘ線の回折強度を測定する方法を挙げることができる。水晶振動子の法線方向に対して所定の角度からＸ線を照射し、例えば水晶振動子を、前記角度を維持した状態で照射位置を変えて、Ｘ線により水晶振動子の全面をスキャンする。そして各照射位置ごとにＸ線の回折強度を測定し、水晶振動子の表面における回折強度のマップを生成する。この測定を行なうにあたって、事前に副振動を起こす周波数を調べておき、その周波数の交流電圧を水晶振動子に印加しながら上記の測定を行なう。図１１（ａ）（ｂ）は、Ｘ線回折強度のマップの一例であり、斜線で示した領域１００にて強く振動している。
【００３２】
また第２の方法としては、探針法を挙げることができる。探針法は、事前に調べた副振動における周波数の交流電圧を水晶振動子の励振電極間に印加しながら、探針により水晶片の表面に接触させ（励振電極が存在する部分は当該励振電極を突き抜ける）、探針とアースとの間に設けた電圧計にて電圧を測定し、これにより水晶片の表面の電荷分布を求めることにより、第１の方法と同様のマップを得ることができる。
【００３３】
こうして副振動の振動領域を把握し、当該振動領域において既述の孔部２５または貫通孔１２を形成する。また副振動領域は、水晶片１０の中心に対して対称な場合が多いため励振電極から水晶片１０に亘って形成した孔部２５あるいは貫通孔２５である副振動抑制部は、水晶振動子の振動方向の対して、平面的に見て３０〜６０°傾けた軸に沿って、水晶片１０の中心に対して対称に形成することが好ましい。図１２は、このような例を示し、励振電極２１に形成した孔部２５ａと、孔部２５ｂとは、水晶片１０の中心に対して対称に位置している。
【００３４】
また一方の孔部２５ａを水晶片の１０の一面側に形成すると共に、他方の孔部２５ｂを水晶片１０の他面側に形成し、平面的に見て、両者が水晶片１０の中心に対して対称に位置している構成であってもよい。  
このように左右対称に副振動抑制部を設ければ、左右のバランスがとれていることから、左右のバランスが取れていない場合に比べて、長期的に見て主振動の周波数が安定する。
【００３５】
続いて、上述の水晶振動子１の適用例として、エッチング量センサに用いる場合について図１３を用いて説明する。このエッチング量センサ５は、収納容器５１に圧電振動子をなす水晶振動子１を収納して構成されている。水晶振動子１の構成は、上述の図１に示すものと同様であり、抑制対象となる副振動は主振動よりも高い周波数で発振するものである。前記収納容器５１は例えばベース体５２と蓋体５３とにより構成され、ベース体５２には凹部５４が形成されて、水晶振動子１の他面側の励振電極２２が凹部５４により形成された気密な空間に臨むように、前記水晶振動子１が収納容器５１にて保持されるようになっている。
【００３６】
一方、蓋体５３は、ベース体５２上に載置された水晶振動子１に対して、上方側から覆うように設けられており、水晶振動子１が設けられた領域の外側において、ベース体５２と気密に接続されている。また、蓋体５３には水晶振動子１の一面側の励振電極２１及び一面側の水晶片１０の一部のみがエッチング液と接触するように、開口部５５が形成されている。つまり、開口部５５は、励振電極２１の周囲にエッチング領域を形成するために、励振電極２１よりも５ｍｍ程度外側の領域を囲むように形成されている。また、蓋体５３はエッチング液に接触するため、水晶片１０よりもエッチング液に対してエッチング速度が小さい材質例えばポリテトラフルオロエチレンにより構成される。
【００３７】
さらに、収納容器５１には、前記引き出し電極２３，２４と夫々接続される配線電極２６，２７が、例えばベース体５２と蓋体５３との間に形成され、引き出し電極２３と配線電極２６、引き出し電極２４と配線電極２７とが夫々電気的に接続されている。そして、例えば一方の配線電極２６は、信号線２８を介して発振回路５６に接続され、他方の配線電極２７は接地されている。この発振回路５６の後段には、周波数測定部５７を介して制御部６が接続されている。前記周波数測定部５７は例えば入力信号である周波数信号をディジタル処理して水晶振動子１の発振周波数を測定する役割を果たす。
【００３８】
前記制御部６は、予め発振周波数の変化分とエッチング量とを対応付けたデータを取得してメモリに格納され、オペレータが入力したエッチング量の目標値に対応する発振周波数の変化分の設定値を求める機能と、測定時に水晶振動子１の発振周波数の変化分を求める機能と、前記発振周波数の変化分が前記設定値になったときに所定の制御信号を出力する機能と、を備えている。また、例えば測定時に得られる発振周波数の変化分が所定値になったときに、対応するエッチング量を表示画面上に表示する機能を備えるように構成される。
【００３９】
このようなエッチング量センサ５は、収納容器５１の一面側のみがエッチング液に接触するように、エッチング容器７１に接続され、こうして、水晶振動子１の一面側の励振電極２１及び、水晶片１０の一面側の一部のみが、エッチング容器７１中のエッチング液７２に接触することになる。なおエッチング容器７１には被処理体は記載していないが、実際にはエッチング容器７１にはエッチング対象となる被処理体が所定位置に配置されている。この所定位置とは、被処理体の被処理面と、エッチング量センサ５の一面側の水晶片１０とが同じタイミングでエッチング液に接触する位置である。
【００４０】
続いて、本発明のエッチング量センサ５の作用について説明する。先ず、エッチング容器７１に被処理体を搬入すると共に、エッチング容器７１にエッチング量センサ５を既述のように取り付け、所定のエッチング液７２をエッチング容器７１内に供給する。また、オペレータがエッチング量の目標値を制御部６の表示画面に入力しておく。こうして、被処理体をエッチング液７２に接触させることにより被処理面のエッチングを進行させる。一方、エッチング量センサ５では、水晶振動子１の一面側の励振電極２１及び、水晶片１０の一面側の一部のみがエッチング液７２に接触し、水晶片１０の一面側のエッチング液７２と接触する領域がエッチングされていく。こうして、エッチングが進行して水晶片１０の外形寸法が小さくなっていくと、主振動の発振周波数は高周波側に移動していく。
【００４１】
この際、エッチング量センサ５では、水晶振動子１の周波数信号の周波数が測定され、この測定された周波数がメモリに格納される。そして、例えば測定時に得られる発振周波数の変化分が前記設定値になったときに制御信号を出力し、例えば図示しない治具により被処理体をエッチング液内から搬出し、エッチング処理を終了させる。
【００４２】
本実施の形態によれば、水晶振動子１には孔部２５ａ，２５ｂが形成されているため、副振動の発振周波数が高周波側に移動すると共に、副振動のゲインが減少している。従って、水晶片１０のエッチングが進んで、主振動の発振周波数が高周波側に移動したとしても、主振動の発振周波数と副振動の発振周波数とが重なることがなく、周波数ジャンプを防ぐことができるため、大きな計測レンジを確保できる。
【実施例】
【００４３】
図１の構成の水晶振動子１の周波数特性を測定した。水晶振動子１の水晶片１０は、ＡＴカットの基本波モードで発振させるものを用い、主振動の発振周波数が３０ＭＨｚ、水晶片１０は長さ１．６ｍｍ、幅１．２ｍｍ、励振電極２１，２２は長さ１．５ｍｍ、幅１．１ｍｍ、水晶片１０の厚さは０．０５５ｍｍとした。孔部２５は三日月形であって、孔部２５の深さは０．００１ｍｍとした。孔部２５は４箇所に設け、抑制対象となる副振動は、周波数が３０．０５ＭＨｚの厚み縦振動とした。また、比較例として、励振電極２１及び水晶片１０に夫々孔部２５ａ〜ｄ及び孔部２５ａ〜ｄを形成しない水晶振動子についても、同様に周波数特性を測定した。
【００４４】
このときの周波数特性を、比較例については図１４（ａ）に、実施例については図１４（ｂ）に夫々示す。図１４中横軸は温度、縦軸は周波数偏差である。この結果によれば、比較例では、７０℃付近の周波数偏差に周波数ジャンプが認められるが、実施例においては、周波数ジャンプは、発生していない。本発明の実施例の水晶振動子を用いた場合は、副振動を抑制することができ、Activity dipsやFrequency dipsを抑制することができるといえる。
【００４５】
本発明は、水晶片の他にセラミックス等の圧電体にも適用でき、主振動は、厚み滑り振動のみならず、厚みたて振動、厚みねじれ振動等であってもよい。また、本発明の抑制対象となる副振動は、オーバトーン振動に限られず、輪郭すべり振動や、屈曲系振動も含まれる。この際、主振動よりも発振周波数が高い副振動であれば、副振動の発振周波数が高周波側にシフトし、主振動の発振周波数と副振動の発振周波数との周波数差が大きくなるので特に有効であるが、主振動よりも発振周波数が低い副振動であっても、水晶片に貫通孔を形成する構成であれば、副振動の発生を防ぐことができるという効果が得られる。また、水晶片は矩形状には限らず、円形状であってもよい。また三日月形状とは、円弧と弦を組み合わせた弓形形状も含むものとし、半月状も含むものとする。
【符号の説明】
【００４６】
１          水晶振動子
１０，４０  水晶片
１２        貫通孔
２１，２２  励振電極
２３，２４  引き出し電極
２５、      孔部
【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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