(57)【要約】【課題】  振動漏れを軽減してクリスタルインピーダンス値が高くなるのを防ぐ。【解決手段】  平板状の水晶片と、この水晶片の両主面に設けられた励振電極と、この励振電極と接続し水晶片の端部に設けられる引き回しパターンとを備え、引き回しパターンが設けられる水晶片の端部に平面視で四角形状の開口部を有する凹部が設けられ、凹部が、水晶片の短辺側に並べて設けられた複数の溝部が連通した状態で形成されて構成されていることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の水晶片と、
この水晶片の両主面に設けられた励振電極と、
この励振電極と接続し前記水晶片の端部に設けられる引き回しパターンとを備え、
前記引き回しパターンが設けられる前記水晶片の端部に凹部が設けられて構成されていることを特徴とする水晶振動素子。
【請求項２】
前記凹部が、複数の溝部が連通して構成されることを特徴とする請求項１に記載の水晶振動素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に用いられる水晶振動素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子機器には、圧電振動子や圧電発振器が使われている。この圧電振動子や圧電発振器には、圧電振動素子が用いられている。圧電振動素子は、圧電片の両主面に金属膜を対向するように設けた構造となっている。例えば、圧電片が水晶から成る場合は、水晶片に金属膜を設けて構成された水晶振動素子が用いられている。
このようにして設けられる水晶振動素子は、例えば凹部を有する容器に搭載される場合、導電性接着剤を用いて、水晶振動素子の端部側に設けられた引き回しパターンと容器に設けられた搭載パッドとを接合し、凹部を蓋部材で封止して用いられる。
ここで、この水晶片は、ＡＴカットの水晶ウェハをエッチングすることで形成することができる。
ＡＴカットの水晶ウェハは、人工水晶を切断して設けられる板材であって、水晶の結晶軸であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうち、Ｙ軸側を向く面をＸ軸まわりにθ°回転させて新たに設定されるＸ軸、Ｙ´軸、Ｚ´軸、のうちＹ軸を向いていた面がＹ´軸を向いた状態で切断されて得られる。
【０００３】
切断された水晶ウェハは、表面が研磨されて所定の厚さＴで仕上げられている。
このような水晶ウェハに複数の水晶片を設ける場合、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いて水晶ウェハの縁部分の厚みより水晶片となる部分の厚みが薄くなるようにする水晶片の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。これにより、水晶ウェハの破損を軽減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−０７８１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来から提案されている水晶振動素子は、導電性接着剤によって容器と接合されるため、励振電極で生じた振動が導電性接着剤を介して容器まで漏れることがあった。そのため、ＣＩ値（クリスタルインピーダンス値）が高くなる原因となっていた。
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、振動漏れを軽減する水晶振動素子を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明は、水晶振動素子であって、平板状の水晶片と、この水晶片の両主面に設けられた励振電極と、この励振電極と接続し前記水晶片の端部に設けられる引き回しパターンとを備え、前記引き回しパターンが設けられる前記水晶片の端部に凹部が設けられて構成されていることを特徴とする。
また、本発明は、前記凹部が、複数の溝部が連通して構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
このような水晶振動素子によれば、引き回しパターンを設けた水晶片の端部側に凹部を設けたので、凹部によって水晶片内に振動が閉じ込められ、容器へ振動が漏れるのを軽減することができる。そのため、ＣＩ値が高くなりにくくすることができる。
また、凹部は、水晶片の短辺に沿って複数設けられて連通した空間となることにより、振動する部分を導電性接着剤が付着する部分より離れるため、励振電極で励振された振動が容器へ漏れるのを軽減させることができる。そのため、ＣＩ値が高くなりにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る水晶振動素子の一例を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は水晶片の形状を有する第一マスクの一例を示す部分斜視図であり、（ｂ）は、励振電極と引き回しパターンを有する第二マスクの一例を示す部分斜視図であり、（ｃ）は、励振電極と引き回しパターンを有する第三マスクの一例を示す部分斜視図である。
【図３】（ａ）は水晶ウェハの一例を示す部分斜視図であり、（ｂ）は水晶ウェハにフォトレジスト膜を設けた一例を示す部分斜視図であり、（ｃ）は第一マスクをフォトレジスト膜が設けられた水晶ウェハに重ねた状態を示す部分斜視図である。
【図４】（ａ）はフォトレジスト膜を除去した状態の一例を示す部分斜視図であり、（ｂ）はウェットエッチングを行って溝部を形成した状態の一例を示す部分斜視図であり、（ｃ）は複数の溝部が連通した状態の一例を示す部分斜視図である。
【図５】（ａ）は水晶片の輪郭が形成されて貫通するまでウェットエッチングを行った一例を示す部分斜視図であり、（ｂ）は水晶ウェハに設けられているフォトレジスト膜を剥離した状態の一例を示す部分斜視図である。
【図６】（ａ）は凹部を有する水晶片となる部分が設けられた水晶ウェハに第二マスクを重ねた状態の一例を示す部分斜視図であり、（ｂ）は水晶片となる部分の一方の主面に励振電極と引き回しパターンとを設けた状態の一例を示す部分斜視図である。
【図７】第二の実施形態に係る水晶振動素子の一例を示す斜視図である。
【図８】（ａ）は他の第一マスクの一例を示す部分斜視図であり、（ｂ）はフォトレジスト膜を除去した状態の一例を示す部分斜視図であり、（ｃ）はウェットエッチングを行って溝部を形成した状態の一例を示す部分斜視図である。
【図９】（ａ）は複数の溝部が連通した状態の一例を示す部分斜視図であり、（ｂ）は水晶ウェハに設けられているフォトレジスト膜を剥離した状態の一例を示す部分斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」という。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各構成要素について、状態をわかりやすくするために、誇張して図示している。
【００１０】
（第一の実施形態）
図１に示すように、本発明の第一の実施形態に係る水晶振動素子１００は、水晶片１０と励振電極２０と引き回しパターン３０とから主に構成されている。
【００１１】
水晶片１０は、例えば、平面視で四角形状に形成されており、短辺側の一方の端部に凹部１１が設けられている。この凹部１１は、水晶片１０の短辺に沿って平面視で四角形状の開口部を有するように設けられている。また凹部１１は、この凹部１１の幅よりも細い複数の溝部１２から形成されており、これら溝部１２が連通することで凹部１１を形成している。これら溝部１２は、水晶片１０の短辺に沿って複数設けられて、隣り合う溝部１２の壁部が製造過程で除去されて連通した状態となっている。
【００１２】
励振電極２０は、水晶片１０の主面部分の平面中心に設けられている。この励振電極は、例えば、楕円形状となっている。なお、励振電極２０の形状は、楕円形状のほかに四角形状、円形状、長丸形状等、種々の形状として良い。
この励振電極２０と接続し、この励振電極２０から凹部１１側の水晶片１０の短辺側に引き回しパターン３０が設けられている。
励振電極２０は、例えば、下地金属膜を水晶片１０に設けた後、例えば金を下地金属膜の上に設けて構成されている。このような励振電極２０は、例えば、蒸着技術やスパッタ技術を用いて水晶片１０に設けることができる。
【００１３】
引き回しパターン３０は、２つ一対で構成されており、水晶片１０の凹部１１が設けられている主面とは反対側の主面に設けられ、また、凹部１１が設けられている水晶片１０の短辺側に設けられている。
この引き回しパターン３０によって、外部から電圧を励振電極２０に印加させることができる。
なお、引き回しパターン３０は、励振電極２０と共に水晶片１０に設けられる。
【００１４】
このような本発明の第一の実施形態に係る水晶振動素子１００は、図２〜図６に示すように、以下の方法により製造することができる。
まず、図３（ａ）に示す水晶ウェハ１０Ｗにフォトレジスト膜１３を設ける工程を行う（図３（ｂ）参照）。例えば、フォトレジスト膜１３は、スピンコータ―などで水晶ウェハ１０Ｗに設けることができる。
ここで、水晶ウェハ１０Ｗは、ＡＴカットの板状の所定の厚みを有しており、平面視における外形形状が四角形状又は円形形状となっている。本実施形態では、四角形状の水晶板について説明する。
【００１５】
次に、図２（ａ）に示す第一マスクＭ１をフォトレジスト膜１３が設けられた水晶ウェハ１０Ｗに重ねて（図３（ｃ）参照）露光と現像を行い、感光したフォトレジスト膜１３を剥離する工程を行う（図４（ａ）参照）。
このとき、第一マスクＭ１は、例えば、枠Ｗとなる部分と水晶片１０となる部分とが覆われ、かつ水晶片１０となる部分のうち、溝部１２となる部分が開口したパターンで形成されている。この溝部１２となる部分は、水晶片１０の短辺に沿って所定の長さで水晶片１０の短辺側に寄るように複数並べて設けられている。
【００１６】
図４に示すように、フォトレジスト膜１３を設けられた水晶ウェハ１０Ｗには、第一マスクＭ１を重ねて露光と現像を行って、感光したフォトレジスト膜１３が除去されて水晶ウェハ１０Ｗの表面が露出したパターンが形成される。
このとき、凹部１１を形成することとなる溝部１２の開口部分も水晶ウェハ１０Ｗの表面が露出した状態となっている。
なお、水晶ウェハの他方の主面にもフォトレジスト膜を設けておき、水晶片の外形形状と枠となる部分のフォトレジスト膜を残して、それ以外の部分のフォトレジスト膜を剥離しておく（図示せず）。
【００１７】
次に、図４（ｂ）〜図５に示すように、ウェットエッチングを用いて水晶ウェハ１０Ｗが露出した部分を除去して水晶片１０となる部分を設ける工程を行う。
まず、図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、水晶片１０となる部分の短辺側に設けた溝部１２となる開口部分は、ウェットエッチングにより溝部１２を形成していき、隣り合う溝部１２部分の間にあった壁がウェットエッチングによるサイドエッチングにより除去されて隣同士の溝部が連通した空間となる。そのため、複数の溝部１２の全てが連通した状態となって平面視で四角形状の開口部を有する凹部１１が形成される。
【００１８】
凹部１１が形成された後、さらにウェットエッチングを行うことで、水晶ウェハ１０Ｗは貫通した部分を有して複数の水晶片１０となる部分が形成される（図５（ａ）参照）。
水晶ウェハ１０Ｗに複数の水晶片１０が形成された後に、水晶ウェハ１０Ｗに設けられているフォトレジスト膜を剥離する（図５（ｂ）参照）。
なお、凹部１１の内部には、溝部１２が形成された痕跡が残る場合がある。これは、ウェットエッチングにより水晶が除去される速度が方向によっておこるためである。
【００１９】
水晶ウェハ１０Ｗに複数の水晶片１０となる部分が形成された後に、励振電極２０と引き回しパターン３０との形状を有する第二マスクＭ２（図２（ｂ）参照）を重ねて、スパッタや蒸着により励振電極２０と引き回しパターン３０とを水晶片１０となる部分に設ける工程を行う（図６（ａ）及び（ｂ）参照）。
ここで、図２（ｂ）に示すように、第二マスクＭ２は、例えば、励振電極２０となる部分と引き回しパターン３０となる部分とが貫通しており、励振電極２０となる部分と引き回しパターン３０となる部分以外が覆われたパターンで形成されている。
励振電極２０と引き回しパターン３０とは、例えば、水晶片１０となる部分に下地金属膜を設けた後に、金を設けて形成される。
【００２０】
第二マスクＭ２で水晶ウェハ１０Ｗに設けられた水晶片１０となる部分の一方の主面に励振電極２０と引き回しパターン３０とを設けた後、第三マスクＭ３（図２（ｃ）参照）で水晶ウェハ１０Ｗに設けられた水晶片１０となる部分の他方の主面に励振電極２０と引き回しパターン３０とを設ける工程を行う（図示せず）。
ここで、図２（ｃ）に示すように、第三マスクＭ３は、例えば、励振電極２０となる部分と引き回しパターン３０となる部分とが貫通しており、励振電極２０となる部分と引き回しパターン３０となる部分以外が覆われたパターンで形成され、励振電極２０となる部分が第二マスクＭ２の励振電極２０となる部分と重なる位置に設けられており、引き回しパターン３０が第二マスクＭ２の引き回しパターン３０となるとなる部分と重ならない位置に設けられている。
【００２１】
水晶片１０となる部分の他方の主面に励振電極２０と引き回しパターン３０を設ける場合は、前記の通り、水晶片１０となる部分の一方の主面に励振電極２０と引き回しパターン３０とを設けた場合と同様に行う。
水晶片１０となる部分の一方の主面に励振電極２０と引き回しパターン３０とを設けた水晶ウェハ１０Ｗの他方の主面に第三マスクＭ３を重ね、スパッタや蒸着により、水晶片１０となる部分の他方の主面に励振電極２０と引き回しパターン３０を設ける。
【００２２】
水晶ウェハ１０Ｗに設けられた水晶片１０となる部分に励振電極２０が設けられた後に（図６（ｂ）参照）、枠Ｗと接続している水晶片１０の１辺をスクライビングなどにより切断して複数の水晶振動素子を得る（図示せず）。
水晶片１０となる部分は、水晶片１０の短辺側の１辺を枠Ｗと繋がった状態になっている。水晶片１０と枠Ｗとが繋がった状態において、円盤上の回転刃を水晶ウェハ１０Ｗに当てて水晶片１０と枠Ｗとを分離する。これにより、複数の水晶振動素子１００を得ることができる。
【００２３】
このように本発明の第一の実施形態に係る水晶振動素子１００を構成したので、引き回しパターン３０を設けた水晶片１０の端部側に凹部１１を設けたことにより、凹部１１によって水晶片１０内に振動が閉じ込められ、容器（図示せず）へ振動が漏れるのを軽減することができる。そのため、ＣＩ値が高くなりにくくすることができる。
また、凹部１１は、水晶片１０の短辺に沿って複数設けられて連通した空間となることにより、振動する部分を導電性接着剤が付着する部分より離れるため、励振電極２０で励振された振動が容器へ漏れるのを軽減させることができる。そのため、ＣＩ値が高くなりにくくすることができる。
【００２４】
（第二の実施形態）
図７に示すように、本発明の第二の実施形態に係る水晶振動素子１０１は、水晶片１０に設けられた凹部１１ｂが水晶片の長辺に沿って設けられた複数の溝部１２ｂが連通して形成されている点で第一の実施形態と異なる。
【００２５】
水晶片１０は、第一の実施形態と同様に、例えば、平面視で四角形状に形成されており、短辺側の一方の端部に凹部１１ｂが設けられている。
【００２６】
この凹部１１ｂは、水晶片１０の短辺に沿って四角形状の開口部を有するように設けられている。また凹部１１ｂは、この凹部１１ｂの幅よりも細い複数の溝部１２ｂから形成されており、これら溝部１２ｂが連通することで凹部１１ｂを形成している。これら溝部１２ｂは、水晶片１０の長辺に沿って複数設けられて、隣り合う溝部１２ｂの壁部が製造過程で除去されて連通した状態となっている。
【００２７】
このような本発明の第二の実施形態に係る水晶振動素子１０１は、第一の実施形態と同様の工程で製造することができる。なお、一部異なる部分について説明する。
【００２８】
図８（ａ）に示すように、第一マスクＭ１ｂは、例えば、枠Ｗとなる部分と水晶片１０となる部分とが覆われ、かつ水晶片１０となる部分のうち、溝部１２ｂとなる部分が開口したパターンで形成されている。この溝部１２ｂとなる部分は、水晶片１０の長辺に沿って水晶片１０の短辺側に寄るように所定の長さで複数並べて設けられている。
【００２９】
このような第一マスクＭ１ｂを用いて、水晶ウェハ１０Ｗに設けられたフォトレジスト膜１３（図３（ｂ）参照）を露光と現像を行い、感光したフォトレジスト膜１３を除去して水晶ウェハ１０Ｗの表面が露出したパターンを形成する工程を行う（図８（ｂ）参照）。このとき、凹部１１ｂを形成することとなる溝部１２ｂの開口部分も水晶ウェハ１０Ｗの表面が露出した状態となっている。
【００３０】
このような第一マスクＭ１ｂを用いても、水晶片１０となる部分の短辺側に設けた溝部１２ｂとなる開口部分は、ウェットエッチングにより溝部１２ｂを形成していき（図８（ｃ）参照）、隣り合う溝部１２ｂ部分の間にあった壁がウェットエッチングによるサイドエッチングにより除去されて隣同士の溝部１２ｂが連通した空間となる。そのため、複数の溝部１２ｂの全てが連通した状態となって平面視で四角形状の開口部を有する凹部１１ｂが形成される（図９（ａ）参照）。
【００３１】
凹部１１ｂが形成された後、さらにウェットエッチングを行うことで、水晶ウェハ１０Ｗは貫通した部分を有して複数の水晶片１０となる部分が形成される（図９（ａ）参照）。
水晶ウェハ１０Ｗに複数の水晶片１０が形成された後に、水晶ウェハ１０Ｗに設けられているフォトレジスト膜１３を剥離する（図９（ｂ）参照）。
なお、凹部１１の内部には、溝部１２ｂが形成された痕跡が残る場合がある。これは、ウェットエッチングにより水晶が除去される速度が方向によっておこるためである。
【００３２】
水晶ウェハ１０Ｗに水晶片１０となる部分が複数形成された後は、第一実施形態と同様に励振電極２０と引き回しパターン３０とを設け、水晶片１０となる部分と枠Ｗとの境目を切断することにより個々の水晶振動素子１０１を設けることができる。
【００３３】
このような本発明の第二の実施形態に係る水晶振動素子１０１を構成しても第一の実施形態と同様の効果を奏する。
【００３４】
なお、本発明の実施形態に係る水晶振動素子は、本実施形態に限定されず、適宜変更が可能である。例えば、フォトレジストは、ポジ型又はネガ型のいずれかを用いることは言うまでもない。
また、水晶片には励振電極が設けられる部分に凸部を設けても良い。また、この凸部は、楕円形状、円形状、四角形状、長丸形状に形成されても良い。また、水晶片には励振電極が設けられる部分に凹部を設けても良い。
【符号の説明】
【００３５】
１０Ｗ  水晶ウェハ
１０    水晶片
１１，１１ｂ  凹部
１２，１２ｂ  溝部
２０    励振電極
３０    引き回しパターン
【図１】
2014230047.tif 000003
【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】
2014230047.tif 000009
【図８】
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【図９】
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