(57)【要約】水晶振動素子（１０）の製造方法は、水晶片（１１１）を準備する工程と、水晶片（１１１）の中央部（１１７）に第１励振電極（１１４ａ）を設ける工程と、中央部（１１７）を保護するメタルマスクとして第１励振電極（１１４ａ）を用いつつ周縁部（１１８）の一部を除去し、水晶片（１１１）の中央部（１１７）と周縁部（１１８）との間に第１側面（１１２ａ）を形成する工程と、第１励振電極（１１４ａ）に接触するように、水晶片（１１１）の周縁部（１１８）に延在する第１引出電極（１１５ａ）を設ける工程と、を含む。
2019054349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主面と前記第１主面に対向する第２主面を有し、前記第１主面を平面視したときに中央側に位置する中央部と前記中央部の外側に位置する周縁部とを有する、水晶片を準備する工程と、
前記水晶片の前記第１主面のうち、前記中央部に第１励振電極を設ける工程と、
前記中央部を保護するメタルマスクとして前記第１励振電極を用いつつ前記周縁部の一部を除去し、前記水晶片の前記第１主面側において前記中央部と前記周縁部との間に第１側面を形成する工程と、
前記メタルマスクとして用いた前記第１励振電極に接触するように、前記水晶片の前記第１主面側において前記周縁部に延在する第１引出電極を設ける工程と、
を含む、水晶振動素子の製造方法。
【請求項２】
前記第１引出電極は、前記第１側面を通っている、
請求項１に記載の水晶振動素子の製造方法。
【請求項３】
前記第１引出電極は、前記水晶片の前記第１主面を平面視したときに前記中央部において前記第１励振電極の少なくとも一部を覆っている、
請求項１または２に記載の水晶振動素子の製造方法。
【請求項４】
前記第１励振電極を設ける工程は、
前記水晶片の前記第１主面側に第１密着層を設ける工程と、
前記第１密着層よりも高い導電性を有しており、前記水晶片の前記第１主面を平面視したときに前記第１密着層を覆う第１導電層を設ける工程と
を含む、
請求項１から３のいずれか１項に記載の水晶振動素子の製造方法。
【請求項５】
前記第１引出電極を設ける工程は、
前記水晶片の前記第１主面側に第２密着層を設ける工程と、
前記第２密着層よりも高い導電性を有しており、前記水晶片の前記第１主面を平面視したときに前記第２密着層を覆う第２導電層を設ける工程と
を含む、
請求項４に記載の水晶振動素子の製造方法。
【請求項６】
前記第１密着層および前記第２密着層は、それぞれ、クロムを含む金属材料からなり、  前記第１導電層および前記第２導電層は、それぞれ、金を含む金属材料からなる、
請求項５に記載の水晶振動素子の製造方法。
【請求項７】
前記第１引出電極を設ける工程は、
金属膜を設ける工程と、
前記金属膜を覆うフォトレジストを設ける工程と、
前記フォトレジストを前記第１引出電極の形状にパターニングする工程と、
前記金属膜をエッチングする工程と
を含む、
請求項１から６のいずれか１項に記載の水晶振動素子の製造方法。
【請求項８】
前記第１引出電極を設ける工程は、
前記水晶片の前記第１主面側に、第１金属膜と、前記第１金属膜を覆うように第２金属膜とを設ける工程と、
前記第２金属膜を覆うフォトレジストを設ける工程と、
前記フォトレジストを前記第１引出電極の形状にパターニングする工程と、
前記第１金属膜を露出させるように第１エッチング液を用いて前記第２金属膜をエッチングする工程と、
前記第１エッチング液とはエッチングレートが異なる第２エッチング液を用いて、前記第１金属膜をエッチングする工程と
を含む、
請求項１から６のいずれか１項に記載の水晶振動素子の製造方法。
【請求項９】
前記第１引出電極を設ける工程は、
前記第１引出電極の形状がパターニングされたスパッタマスクを、前記水晶片の前記第１主面側に配置する工程と、
前記スパッタマスクを通して金属膜をスパッタする工程と
を含む、
請求項１から６のいずれか１項に記載の水晶振動素子の製造方法。
【請求項１０】
前記中央部に設けられた電極の厚さを低減して周波数を調整する工程をさらに含む、
請求項１から９のいずれか１項に記載の水晶振動素子の製造方法。
【請求項１１】
前記水晶片の前記第２主面のうち、前記中央部に前記第１励振電極と対向する第２励振電極を設ける工程と、
前記中央部を保護するメタルマスクとして前記第２励振電極を用いつつ前記周縁部の一部を除去し、前記水晶片の前記第２主面側において前記中央部と前記周縁部との間に第２側面を形成する工程と、
前記メタルマスクとして用いた前記第２励振電極に接触するように、前記水晶片の前記第２主面側において前記周縁部に延在する第２引出電極を設ける工程と、
をさらに含む、
請求項１から１０のいずれか１項に記載の水晶振動素子の製造方法。
【請求項１２】
第１主面と前記第１主面に対向する第２主面を有するとともに、前記第１主面を平面視したときに中央側に位置する中央部と前記中央部の外側に位置する周縁部とを有し、前記第１主面および前記第２主面のうち少なくとも第１主面側において前記中央部と前記周縁部との間に第１側面が形成された、水晶片と、
前記水晶片の前記第１主面のうち、前記中央部に設けられた第１励振電極と、
前記水晶片の前記第２主面のうち、前記中央部に設けられ、前記第１励振電極と対向する第２励振電極と、
前記第１励振電極に電気的に接続された第１引出電極と、
前記第２励振電極に電気的に接続された第２引出電極と、
を備え、
少なくとも前記第１引出電極は、前記水晶片の前記第１主面を平面視したときに前記第１励振電極の少なくとも一部を覆っており、前記中央部から前記周縁部に亘って延在する、水晶振動素子。
【請求項１３】
前記水晶片の前記第１主面を平面視したとき、前記第１励振電極の外縁は、前記中央部における前記第１側面との境界に至るまで延在している、
請求項１２に記載の水晶振動素子。
【請求項１４】
前記第１励振電極は、
前記水晶片の前記第１主面側に設けられた第１密着層と、
前記第１密着層よりも高い導電性を有しており、前記水晶片の前記第１主面を平面視したときに前記第１密着層を覆う第１導電層と
を備えている、
請求項１２または１３に記載の水晶振動素子。
【請求項１５】
前記第１引出電極は、
前記水晶片の前記第１主面側に設けられた第２密着層と、
前記第２密着層よりも高い導電性を有しており、前記水晶片の前記第１主面を平面視したときに前記第２密着層を覆う第２導電層と
を備えている、
請求項１４に記載の水晶振動素子。
【請求項１６】
前記第１密着層および前記第２密着層は、それぞれ、クロムを含む金属材料からなり、  前記第１導電層および前記第２導電層は、それぞれ、金を含む金属材料からなる、
請求項１５に記載の水晶振動素子。
【請求項１７】
前記第１引出電極の前記中央部に設けられた部分の厚さは、前記第１引出電極の前記周縁部に設けられた部分の厚さよりも小さい、
請求項１２から１６のいずれか１項に記載の水晶振動素子。
【請求項１８】
前記中央部の厚さは、前記周縁部の厚さよりも大きく、
前記第１側面は、前記中央部と前記周縁部とをつないでいる、
請求項１２から１７のいずれか１項に記載の水晶振動素子。
【請求項１９】
前記中央部の厚さは、前記周縁部の厚さよりも小さく、
前記第１側面は、前記中央部と前記周縁部とをつないでいる、
請求項１２から１８のいずれか１項に記載の水晶振動素子。
【請求項２０】
前記水晶片は、前記第２主面側において前記中央部と前記周縁部との間に第２側面が形成されており、
前記第２引出電極は、前記水晶片の前記第２主面を平面視したときに前記第２励振電極の少なくとも一部を覆っており、前記水晶片の前記第２主面側において前記中央部から前記周縁部に亘って延在している、
請求項１２から１９のいずれか１項に記載の水晶振動素子。
【請求項２１】
前記水晶片は、前記中央部と前記周縁部の間にスリットが形成されている、
請求項１２から１７のいずれか１項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、水晶振動素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電振動子は、移動体通信機などに搭載されており、例えばタイミングデバイスや荷重センサとして利用される。特に、圧電振動子の一種である水晶振動子は、圧電体に人工水晶を利用しており、高い周波数精度を有している。水晶振動子に搭載される水晶振動素子は、例えば、フォトリソグラフィ技術を利用したエッチングによって、水晶片に外形加工を実施し、当該水晶片に各種電極をパターニング加工することで形成される。エッチングによる加工精度を向上させるため、様々な構成が検討されている。【０００３】
例えば、特許文献１には、フォトレジストおよび耐食膜をマスクとして水晶片をエッチングし、段差面や傾斜面を設ける工程と、フォトレジストおよび耐食膜を除去する工程と、フォトレジストをマスクとして金属膜をエッチングし、励振電極、引出電極、などを形成する工程と、を含む水晶振動素子の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２８３６６０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、水晶片に段差面や傾斜面を形成し、水晶片の主面に対して凹凸が形成される外形形成を行う場合、当該外形形成の後にフォトレジストを成膜すると、表面張力などによって水晶片の主面の角においてフォトレジストの膜厚が小さくなる。このようなフォトレジストの膜厚変動のため、例えば励振電極の加工精度が低下するという課題があった。【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、振動特性の製造誤差を低減できる水晶振動素子およびその製造方法の提供である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る水晶振動素子の製造方法は、第１主面と第１主面に対向する第２主面を有し、第１主面を平面視したときに中央側に位置する中央部と中央部の外側に位置する周縁部とを有する、水晶片を準備する工程と、水晶片の第１主面のうち、中央部に第１励振電極を設ける工程と、中央部を保護するメタルマスクとして第１励振電極を用いつつ周縁部の一部を除去し、水晶片の第１主面側において中央部と周縁部との間に第１側面を形成する工程と、メタルマスクとして用いた第１励振電極に接触するように、水晶片の第１主面側において周縁部に延在する第１引出電極を設ける工程と、を含む。【０００８】
本発明の他の一態様に係る水晶振動素子は、第１主面と第１主面に対向する第２主面を有するとともに、第１主面を平面視したときに中央側に位置する中央部と中央部の外側に位置する周縁部とを有し、第１主面および第２主面のうち少なくとも第１主面側において中央部と周縁部との間に第１側面が形成された、水晶片と、水晶片の第１主面のうち、中央部に設けられた第１励振電極と、水晶片の第２主面のうち、中央部に設けられ、第１励振電極と対向する第２励振電極と、第１励振電極に電気的に接続された第１引出電極と、第２励振電極に電気的に接続された第２引出電極と、を備え、少なくとも第１引出電極は、水晶片の第１主面を平面視したときに第１励振電極の少なくとも一部を覆っており、中央部から周縁部に亘って延在する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、振動特性の製造誤差を低減できる水晶振動素子およびその製造方法の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、第１実施形態にかかる水晶振動子の構成を概略的に示す分解斜視図である。
【図２】図２は、図１に示した水晶振動子のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面の構成を概略的に示す断面図である。
【図３】図３は、図２に示した水晶振動素子の構成を概略的に示す断面図である。
【図４】図４は、第１実施形態にかかる水晶振動素子の製造方法の一部を概略的に示すフローチャートである。
【図５】図５は、図４に示したフローチャートに続き、第１実施形態にかかる水晶振動素子の製造方法を概略的に示すフローチャートである。
【図６】図６は、水晶片をエッチングする工程を概略的に示す断面図である。
【図７】図７は、第２密着層および第２導電層を設ける工程を概略的に示す断面図である。
【図８】図８は、フォトレジストをパターニングする工程を概略的に示す断面図である。
【図９】図９は、第２密着層および第２導電層をエッチングする工程を概略的に示す断面図である。
【図１０】図１０は、中央部の電極表面を削る工程を概略的に示す断面図である。
【図１１】図１１は、第２実施形態にかかる水晶振動子の構成を概略的に示す断面図である。
【図１２】図１２は、第３実施形態にかかる水晶振動子の構成を概略的に示す分解斜視図である。
【図１３】図１３は、第３実施形態にかかる水晶振動子の構成を概略的に示す断面図である。
【図１４】図１４は、第４実施形態にかかる水晶振動素子の構成を概略的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。但し、第２実施形態以降において、第１実施形態と同一または類似の構成要素は、第１実施形態と同一または類似の符号で表し、詳細な説明を適宜省略する。また、第２実施形態以降の実施形態において得られる効果について、第１実施形態と同様のものについては説明を適宜省略する。各実施形態の図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本願発明の技術的範囲を当該実施形態に限定して解するべきではない。
【００１２】
＜第１実施形態＞
まず、図１〜図３を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る水晶振動子１の構成について説明する。図１は、第１実施形態にかかる水晶振動子の構成を概略的に示す分解斜視図である。図２は、図１に示した水晶振動子のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面の構成を概略的に示す断面図である。図３は、図２に示した水晶振動素子の構成を概略的に示す断面図である。なお、図中に示した第１方向Ｄ１、第２方向Ｄ２、および第３方向Ｄ３は、それぞれ互いに直交する方向である。なお、第１方向Ｄ１、第２方向Ｄ２、および第３方向Ｄ３は、互いに９０°以外の角度で交差する方向であってもよい。また、第１方向Ｄ１、第２方向Ｄ２、および第３方向Ｄ３は、図１に示す矢印の方向（正方向）に限定されず、矢印とは反対の方向（負方向）も含む。
【００１３】
水晶振動子（Ｑｕａｒｔｚ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ  Ｕｎｉｔ）１は圧電振動子（Ｐｉｅｚｏｅｌｃｔｒｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ  Ｕｎｉｔ）の一種であり、印加電圧に応じて水晶振動素子（Ｑｕａｒｔｚ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）１０を励振させる。水晶振動素子１０は、印加電圧に応じて振動する圧電体として水晶片（Ｑｕａｒｔｚ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔ）１１を利用する。
【００１４】
図１に示すように、水晶振動子１は、水晶振動素子１０と、蓋部材２０と、ベース部材３０と、接合部材４０と、を備える。ベース部材３０および蓋部材２０は、水晶振動素子１０を収容するための保持器である。ここで図示した例では、蓋部材２０は凹状、具体的には開口部を有する箱状、をなしており、ベース部材３０は平板状をなしている。蓋部材２０およびベース部材３０の形状は、上記に限定されるものではなく、例えばベース部材が凹状をなしていてもよく、蓋部材およびベース部材の両方が互いに対向する側に開口部を有する凹状であってもよい。
【００１５】
水晶振動素子１０は、薄片状の水晶片１１を有する。水晶片１１は、互いに対向する第１主面１１ａおよび第２主面１１ｂを有する。第１主面１１ａは、ベース部材３０と対向する側とは反対側に位置し、第２主面１１ｂは、ベース部材３０と対向する側に位置している。
【００１６】
水晶片１１は、例えば、ＡＴカット型の水晶片である。ＡＴカット型の水晶片の主面は、Ｘ軸およびＺ´軸によって特定される面と平行な面（以下、「ＸＺ´面」と呼ぶ。他の軸または他の方向によって特定される面についても同様である。）である。したがって、水晶片１１の第１主面１１ａおよび第２主面１１ｂは、それぞれＸＺ´面に相当する。ＡＴカット型の水晶片は、例えば、結晶成長させた人工水晶（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｑｕａｒｔｚ  Ｃｒｙｓｔａｌ）を切断および研磨加工して得られる水晶基板をエッチング加工することで形成される。なお、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、水晶の結晶軸（Ｃｒｙｓｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃ  Ａｘｅｓ）であり、Ｘ軸が電気軸、Ｙ軸が機械軸、Ｚ軸が光学軸に相当する。Ｙ´軸およびＺ´軸は、それぞれ、Ｙ軸およびＺ軸をＸ軸の周りにＹ軸からＺ軸の方向に３５度１５分±１分３０秒回転させた軸である。なお、水晶片のカット角度は、ＡＴカット以外の異なるカット（例えばＢＴカットなど）を適用してもよい。
【００１７】
ＡＴカット型の水晶片１１は、Ｘ軸方向に平行な長辺が延在する長辺方向と、Ｚ´軸方向に平行な短辺が延在する短辺方向と、Ｙ´軸方向に平行な厚さが延在する厚さ方向とを有する。水晶片１１は、第１主面１１ａを平面視したときに矩形状をなしており、中央に位置し励振に寄与する中央部１７と、Ｘ軸の負方向側で中央部１７と隣り合う周縁部１８と、Ｘ軸の正方向側で中央部１７と隣り合う周縁部１９と、を有している。中央部１７及び周縁部１８，１９は、それぞれ、Ｚ´軸方向に沿って帯状に設けられており、水晶片１１のＺ´軸方向で対向する一端から他端に亘って延びている。したがって、水晶片１１の第１主面１１ａは、中央部１７の第１主面１７ａ、周縁部１８の第１主面１８ａ、および周縁部１９の第１主面１９ａを含む。同様に、水晶片１１の第２主面１１ｂは、中央部１７の第２主面１７ｂ、周縁部１８の第２主面１８ｂ、および周縁部１９の第２主面１９ｂを含む。
【００１８】
水晶片１１は、中央部１７が周縁部１８，１９よりも厚いメサ型構造である。具体的には、中央部１７と周縁部１８との間に、中央部１７の第１主面１７ａと周縁部１８の第１主面１８ａとをつなぐ第１側面１２ａが形成され、中央部１７の第２主面１７ｂと周縁部１８の第２主面１８ｂとをつなぐ第２側面１２ｂが形成されている。同様に、中央部１７と周縁部１９との間には段差が形成され、中央部１７の第１主面１７ａと周縁部１９の第１主面１９ａとをつなぐ第１側面１３ａが形成され、中央部１７の第２主面１７ｂと周縁部１９の第２主面１９ｂとをつなぐ第２側面１３ｂが形成されている。このように、水晶片１１の第１主面１１ａおよび第２主面１１ｂには、それぞれ、中央部１７と周縁部１８との間、および、中央部１７と周縁部１９との間において段差が形成されている。
【００１９】
水晶片１１の第１側面１２ａ，１３ａ、および第２側面１２ｂ，１３ｂは、それぞれ、水晶片１１の第１主面１１ａおよび第２主面１１ｂと直交する方向に延在する。言い換えれば、水晶片１１の第１側面１２ａ，１３ａ、および第２側面１２ｂ，１３ｂは、Ｙ´Ｚ´面に沿って延在している。なお、水晶片１１の第１側面１２ａ，１３ａ、および第２側面１２ｂ，１３ｂはそれぞれテーパ状に形成されてもよい。例えば、第１側面１２ａおよび第２側面１３ｂがＹ´軸正方向からＸ軸正方向へ傾いた方向に延在し、第２側面１２ｂおよび第１側面１３ａがＹ´軸正方向からＸ軸負方向へ傾いた方向に延在してもよい。また、図１に示す例では、中央部１７と周縁部１８，１９との間において、第１主面１１ａ側および第２主面１１ｂ側の両方に段差が形成される態様を示しているが、変形例として第１主面１１ａ側および第２主面１１ｂ側のいずれか一方の面にのみ段差が形成されてもよい。
【００２０】
水晶片１１は、中央部と周縁部との間に側面が形成される形状であれば上記に限定されるものではない。例えば、水晶片１１は、Ｚ´軸正方向または負方向で中央部１７と隣り合う周縁部が設けられてもよい。また、水晶片１１はメサ型構造に限定されるものではなく、中央部１７が周縁部１８，１９よりも薄い逆メサ型構造であってもよい。中央部１７と周縁部１８，１９との厚みの変化が連続的に変化するコンベックス形状またはベヘル形状であってもよい。後述するように、中央部と周縁部との間にスリットが形成されてもよい。なお、水晶片１１の形状は板状に限定されるものではなく、例えば、第１主面１１ａを平面視したときに、一対の平行な両腕部と、両腕部を連結する連結部と、を有する櫛歯型などであってもよい。
【００２１】
図１および図２に示した例では、水晶振動素子１０は、Ｘ軸が第１方向Ｄ１と平行であり、Ｚ´軸が第２方向Ｄ２と平行であり、Ｙ´軸が第３方向Ｄ３と平行となるように定められている。
【００２２】
水晶振動素子１０は、一対の電極を構成する第１励振電極１４ａおよび第２励振電極１４ｂを備えている。第１励振電極１４ａは、中央部１７の第１主面１７ａに設けられている。また、第２励振電極１４ｂは、中央部１７の第２主面１７ｂに設けられている。第１励振電極１４ａと第２励振電極１４ｂは、第３方向Ｄ３において、水晶片１１を挟んで互いに対向している。第１励振電極１４ａと第２励振電極１４ｂとは、ＸＺ´面において略全体が重なり合うように配置されている。第１励振電極１４ａおよび第２励振電極１４ｂは、それぞれ、Ｘ軸方向に平行な長辺と、Ｚ´軸方向に平行な短辺と、Ｙ´軸方向に平行な厚さとを有している。
【００２３】
中央部１７の第１主面１７ａを平面視したとき、第１励振電極１４ａの外縁は、中央部１７における第１側面１２ａとの境界に至るまで延在している。また、中央部１７の第２主面１７ｂを平面視したとき、第２励振電極１４ｂの外縁は、中央部１７における第２側面１２ｂとの境界に至るまで延在している。言い換えると、第１励振電極１４ａの中央部１７と対向する主面の外形は、中央部１７の第１主面１７ａの外形と一致している。また、第２励振電極１４ｂの中央部１７と対向する主面の外形は、中央部１７の第２主面１７ｂの外形と一致している。これによれば、中央部１７における励振に寄与する領域の利用効率が改善し、水晶振動素子１０が小型化できる。また、中央部１７において励振された振動の閉じ込め効率が改善できる。
【００２４】
水晶振動素子１０は、一対の第１引出電極１５ａおよび第２引出電極１５ｂと、一対の第１接続電極１６ａおよび第２接続電極１６ｂと、を有している。第１接続電極１６ａは、第１引出電極１５ａを介して第１励振電極１４ａと電気的に接続されている。また、第２接続電極１６ｂは、第２引出電極１５ｂを介して第２励振電極１４ｂと電気的に接続されている。第１接続電極１６ａおよび第２接続電極１６ｂは、それぞれ、第１励振電極１４ａおよび第２励振電極１４ｂをベース部材３０に電気的に接続するための端子である。
【００２５】
第１引出電極１５ａは、水晶片１１の第１主面１１ａを平面視したときに第１励振電極１４ａの一部を覆っており、第１主面１１ａにおいて中央部１７から第１側面１２ａを通って周縁部１８に亘って延在している。第１引出電極１５ａは、さらに、周縁部１８の第１主面１８ａ上を通って第２主面１８ｂに至るまで引き回されている。第２引出電極１５ｂは、水晶片１１の第２主面１１ｂを平面視したときに第２励振電極１４ｂの一部を覆っており、第２主面１１ｂにおいて中央部１７から第２側面１２ｂを通って周縁部１８に亘って延在している。第１引出電極１５ａが第１励振電極１４ａの少なくとも一部を覆っているため、第１励振電極１４ａと第１引出電極１５ａとの接触面積が増加し、電気的接続が安定する。また、水晶片１１の角部では電極の剥離等の損傷が生じやすいため、第１引出電極１５ａが第１励振電極１４ａの端部を覆っていることで、第１励振電極１４ａの損傷が抑制できる。したがって、水晶振動素子１０の周波数特性の劣化が抑制できる。
【００２６】
なお、第１引出電極１５ａは、水晶片１１の第１主面１１ａを平面視したときに第１励振電極１４ａを覆わずに、第１励振電極１４ａに隣接してもよい。また、第１引出電極１５ａは、水晶片１１の第１主面１１ａを平面視したときに第１励振電極１４ａの全体を覆ってもよい。同様に、第２引出電極１５ｂは、水晶片１１の第２主面１１ｂを平面視したときに、第２励振電極１４ｂに隣接してもよく、第２励振電極１４ｂの全体を覆ってもよい。
【００２７】
第１接続電極１６ａは周縁部１８の第２主面１８ｂに設けられ、第２接続電極１６ｂは周縁部１８の第２主面１８ｂに設けられている。第１引出電極１５ａおよび第１接続電極１６ａは一体的に形成されている。第２引出電極１５ｂおよび第２接続電極１６ｂも一体的に形成されている。
【００２８】
図３に示すように、上記の各種電極は、それぞれ多層構造となっている。第１励振電極１４ａは、第１密着層５１および第１導電層５２を備えている。第１密着層５１は、水晶片１１に対して第１導電層５２よりも高い密着性を有している。第１密着層５１は、水晶片１１の第１主面１１ａ側に設けられ、中央部１７の第１主面１７ａに接触している。第１導電層５２は、第１密着層５１よりも高い導電性を有し、第１密着層５１よりも高い化学的安定性を有している。第１導電層５２は、水晶片１１の第１主面１１ａを平面視したときに第１密着層５１を覆っている。第２励振電極１４ｂも同様に、水晶片１１の第２主面１１ｂ側に設けられ中央部１７の第２主面１７ｂに接触する第１密着層５３と、水晶片１１の第２主面１１ｂを平面視したときに第１密着層５３を覆う第１導電層５４とを備えている。但し、第１励振電極１４ａおよび第２励振電極１４ｂは２層構造に限定されるものではなく、単層構造であってもよく、３層以上の多層構造であってもよい。
【００２９】
第１引出電極１５ａは、第２密着層５５および第２導電層５６を備えている。第２密着層５５は、水晶片１１に対して第２導電層５６よりも高い密着性を有している。第２密着層５５は、水晶片１１の第１主面１１ａ側に設けられ、中央部１７の第１主面１７ａおよび第２主面１７ｂに接触している。第２密着層５５は、第２側面１２ｂにも接触し、第１励振電極１４ａの端部、すなわち第１導電層５２の端部を覆っている。第２導電層５６は、第２密着層５５よりも高い導電性を有し、第２密着層５５よりも高い化学的安定性を有している。第２導電層５６は、水晶片１１の第１主面１１ａおよび第２主面１１ｂを平面視したときに第２密着層５５を覆っている。すなわち、中央部１７の第１引出電極１５ａが第１励振電極１４ａに重なる領域においては電極が４層構造からなり、第１導電層５２が第１密着層５１を覆い、第２密着層５５が第１導電層５２を覆い、第２導電層５６が第２密着層５５を覆っている。
【００３０】
なお、第１接続電極１６ａは、第１引出電極１５ａと一体的に形成されているため、第１引出電極１５ａと同様に第２密着層５５および第２導電層５６を備えている。図３には図示されていないが、第２引出電極１５ｂおよび第２接続電極１６ｂも同様に、第２密着層および第２導電層を備えている。但し、第１引出電極１５ａ、第２引出電極１５ｂ、第１接続電極１６ａ、および第２接続電極１６ｂは２層構造に限定されるものではなく、単層構造であってもよく、３層以上の多層構造であってもよい。
【００３１】
第１励振電極１４ａの第１密着層５１、第２励振電極１４ｂの第１密着層５３、および第１引出電極１５ａの第２密着層５５は、それぞれ、クロム（Ｃｒ）を含む金属材料からなる。第１励振電極１４ａの第１導電層５２、第２励振電極１４ｂの第１導電層５４、および第１引出電極１５ａの第２導電層５６は、それぞれ、金（Ａｕ）を含む金属材料からなる。下地に酸素との反応性が高いＣｒ層を設けることで水晶片と電極との密着力が向上し、表面に酸素との反応性が低いＡｕ層を設けることで酸化による電極の劣化が抑制される。これによると、水晶振動素子の信頼性が改善できる。
【００３２】
図３に示すように、第１励振電極１４ａの第１引出電極１５ａから露出した部分の厚さ（以下、第３方向Ｄ３に沿った厚さを、単に「厚さ」を表す。）Ｔ１は、第１励振電極１４ａの第１引出電極１５ａと重なる部分の厚さＴ２よりも小さい（Ｔ１＜Ｔ２）。第１引出電極１５ａの中央部１７に設けられた部分の厚さＴ３は、第１引出電極１５ａの周縁部１８に設けられた部分の厚さＴ４よりも小さい（Ｔ３＜Ｔ４）。第１励振電極１４ａの厚さＴ１の部分は、厚さＴ２の部分と比べると、第１密着層５１の厚さが同等であり、第１導電層５２の厚さが小さくなっている。第１引出電極１５ａの厚さＴ３の部分は、厚さＴ４の部分と比べると、第２密着層５５の厚さが同等であり、第２導電層５６の厚さが小さくなっている。このように、中央部１７に設けられた電極の表面を削り、電極の厚さを調整することによって、水晶振動素子１０の周波数特性が調整できる。
【００３３】
図３に示した構成例においては、中央部１７に設けられた電極は、中央部１７の第１主面１７ａの全面と対向する部分において厚さが小さくなっているが、少なくとも中央部１７の第１主面１７ａの中央部と対向する部分において厚さが小さくなっていればよい。また、必ずしも中央部１７に設けられた電極の表面が削られる必要はなく、第１励振電極１４ａの厚さＴ１と厚さＴ２とが等しくてもよく、第１引出電極１５ａの厚さＴ３と厚さＴ４とが等しくてもよい。
【００３４】
蓋部材２０の形状は、凹状をなしており、ベース部材３０の第１主面３２ａに向かって開口した箱状である。蓋部材２０は、ベース部材３０に接合されている。蓋部材２０およびベース部材３０に囲まれた内部空間２６が設けられる。この内部空間２６に水晶振動素子１０が収容される。蓋部材２０の形状は、水晶振動素子１０が収容できれば特に限定されるものではない。一例では、蓋部材２０の形状が、天面部２１の主面を平面視したときに矩形状である。矩形状の蓋部材２０は、例えば、第１方向Ｄ１に平行な長辺と、第２方向Ｄ２に平行な短辺と、第３方向Ｄ３に平行な高さとで定義される。蓋部材２０の材料は、特に限定されるものではないが、例えば金属などの導電体で構成されている。導電体により構成された蓋部材２０は、内部空間２６への電磁波の少なくとも一部を遮蔽する電磁シールド機能を有する。
【００３５】
図２に示すように、蓋部材２０は、内面２４および外面２５を有している。内面２４は、内部空間２６側の面であり、外面２５は、内面２４とは反対側の面である。蓋部材２０は、ベース部材３０の第１主面３２ａに対向する天面部２１と、天面部２１の外縁に接続されており且つ天面部２１の主面に対して交差する方向に延在する側壁部２２と、を有する。また、蓋部材２０は、凹状の開口端部（側壁部２２のベース部材３０に近い側の端部）においてベース部材３０の第１主面３２ａに対向する対向面２３を有する。この対向面２３は、水晶振動素子１０の周囲を囲むように枠状に延在している。
【００３６】
ベース部材３０は、水晶振動素子１０を励振可能に保持するものである。ベース部材３０は平板状をなしている。ベース部材３０は、第１方向Ｄ１方向に平行な長辺と、第２方向Ｄ２に平行な短辺と、第３方向Ｄ３に平行な厚さ方向の辺とを有する。
【００３７】
ベース部材３０は基体３１を有する。基体３１は、互いに対向する第１主面３２ａ（表面）および第２主面３２ｂ（裏面）を有する。基体３１は、例えば絶縁性セラミック（アルミナ）などの焼結材である。
【００３８】
ベース部材３０は、第１主面３２ａに設けられた電極パッド３３ａ，３３ｂと、第２主面３２ｂに設けられた外部電極３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄと、を有する。電極パッド３３ａ，３３ｂは、ベース部材３０と水晶振動素子１０とを電気的に接続するための端子である。また、外部電極３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄは、図示しない回路基板と水晶振動子１とを電気的に接続するための端子である。電極パッド３３ａは、第３方向Ｄ３に延在するビア電極３４ａを介して外部電極３５ａに電気的に接続され、電極パッド３３ｂは、第３方向Ｄ３に延在するビア電極３４ｂを介して外部電極３５ｂに電気的に接続されている。ビア電極３４ａ，３４ｂは基体３１を第３方向Ｄ３に貫通するビアホール内に形成される。外部電極３５ｃ，３５ｄは、電気信号等が入出力されないダミー電極でもよく、蓋部材２０に接地電位を供給して蓋部材２０の電磁シールド機能を向上させる接地電極であってもよい。外部電極３５ｃ，３５ｄは、省略されてもよい。
【００３９】
導電性保持部材３６ａ，３６ｂは、ベース部材３０の一対の電極パッド３３ａ，３３ｂに、水晶振動素子１０の一対の接続電極１６ａおよび１６ｂをそれぞれ電気的に接続している。また、導電性保持部材３６ａ，３６ｂは、ベース部材３０の第１主面３２ａに水晶振動素子１０を励振可能に保持している。導電性保持部材３６ａ，３６ｂは、例えば、エポキシ系樹脂あるいはシリコーン系樹脂を主剤とする熱硬化樹脂や紫外線硬化樹脂等を含む導電性接着剤によって構成されており、接着剤に導電性を与えるための導電性粒子等の添加剤を含んでいる。さらに、接着剤の強度を増加させるため、あるいはベース部材と水晶振動素子との間隔を保つために、フィラーが接着剤に添加されてもよい。
【００４０】
ベース部材３０の第１主面３２ａには、封止部材３７が設けられている。図１に示す例では、封止部材３７は、第１主面３２ａを平面視したときに矩形の枠状をなしている。第１主面３２ａを平面視したときに、電極パッド３３ａ，３３ｂは、封止部材３７の内側に配置されており、封止部材３７は水晶振動素子１０を囲むように設けられている。封止部材３７は、導電材料により構成されている。例えば、封止部材３７を電極パッド３３ａ，３３ｂと同じ材料で構成することで、電極パッド３３ａ，３３ｂを設ける工程で同時に封止部材３７を設けることができる。
【００４１】
接合部材４０は、蓋部材２０およびベース部材３０の各全周に亘って設けられている。具体的には、接合部材４０は封止部材３７上に設けられ、矩形の枠状に形成されている。封止部材３７および接合部材４０は、蓋部材２０の側壁部２２の対向面２３と、ベース部材３０の第１主面３２ａと、の間に挟まれる。
【００４２】
蓋部材２０およびベース部材３０の両者が封止部材３７および接合部材４０を挟んで接合されることによって、水晶振動素子１０が、蓋部材２０とベース部材３０とによって囲まれた内部空間（キャビティ）２６に封止される。この場合、内部空間２６は、気圧が大気圧よりも低圧な真空状態が好ましい。これによれば、第１励振電極１４ａおよび第２励振電極１４ｂの酸化による水晶振動子１の周波数特性の経時的な変動などが低減できる。
【００４３】
水晶振動子１は、ベース部材３０の外部電極３５ａ，３５ｂを介して、水晶振動素子１０を構成する第１励振電極１４ａおよび第２励振電極１４ｂの間に交番電界が印加される。これにより、厚みすべり振動モード（Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ  Ｓｈｅａｒ  Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅ）などの所定の振動モードによって水晶片１１が振動し、該振動に伴う共振特性が得られる。
【００４４】
次に、図４〜図１０を参照しつつ、第１実施形態にかかる水晶振動素子１１０の製造方法について説明する。図４は、第１実施形態にかかる水晶振動素子の製造方法の一部を概略的に示すフローチャートである。図５は、図４に示したフローチャートに続き、第１実施形態にかかる水晶振動素子の製造方法を概略的に示すフローチャートである。図６は、水晶片をエッチングする工程を概略的に示す断面図である。図７は、第２密着層および第２導電層を設ける工程を概略的に示す断面図である。図８は、フォトレジストをパターニングする工程を概略的に示す断面図である。図９は、第２密着層および第２導電層をエッチングする工程を概略的に示す断面図である。図１０は、中央部の電極表面を削る工程を概略的に示す断面図である。
【００４５】
まず、水晶片を準備する（Ｓ１１）。水晶片１１１は、ＸＺ´面が主面となるように人工水晶から切り出された平板状の部材である。水晶片１１１の表面は平坦化処理される。例えば、平坦化処理に化学機械研磨等の研磨処理が用いられる。厚みすべり振動モードの水晶振動素子において、水晶片の厚みの大きさは、圧電振動素子としての周波数特性に大きな影響を与える。このため、狙いの周波数特性を実現できるように、本工程の研磨処理によって水晶片の厚みを調整してもよい。
【００４６】
次に、第１密着層を設ける（Ｓ１２）。第１密着層１５１，１５３は、水晶片１１１の第１主面１１１ａおよび第２主面１１１ｂのそれぞれの全面を覆うように形成される。パターニングされる前の第１密着層１５１，１５３は、水晶片１１１を包む一体的な一連の金属膜に相当する。第１密着層１５１，１５３は、例えば、Ｃｒを含む金属材料をスパッタリングによって水晶片１１１の表面に堆積させて形成される。第１密着層１５１，１５３は、厚さが１ｎｍ以上２０ｎｍ以下となるように形成される。第１密着層１５１，１５３の厚さが１ｎｍ以上であることによって、第１励振電極１１４ａおよび第２励振電極１１４ｂの水晶片１１１に対する密着力の低下が抑制できる。これにより、第１励振電極１１４ａおよび第２励振電極１１４ｂの剥離などの損傷の発生が低減できる。また、第１密着層１５１，１５３の厚さが２０ｎｍ以下であることによって、水晶振動素子１１０の振動特性の劣化が抑制できる。
【００４７】
次に、第１導電層を設ける（Ｓ１３）。第１導電層１５２，１５４は、それぞれ、水晶片１１１の第１主面１１１ａ側および第２主面１１１ｂ側において、第１密着層１５１，１５３を覆うように形成される。パターニングされる前の第１導電層１５２，１５４は、水晶片１１１を包む第１密着層１５１，１５３を包む一体的な一連の金属膜に相当する。第１導電層１５２，１５４は、Ａｕを含む金属材料をスパッタリングによって第１密着層１５１，１５３の表面に堆積させて形成される。第１導電層１５２，１５４は、厚さが１ｎｍ以上５００ｎｍ以下となるように形成される。第１導電層１５２，１５４の厚さが１ｎｍ以上であることによって、第１励振電極１１４ａおよび第２励振電極１１４ｂに充分な導電性が与えられる。また、第１導電層１５２，１５４によって、下地に相当する第１密着層１５１，１５３の酸化が抑制できる。したがって、水晶振動素子１１０の振動特性の劣化が抑制できる。また、第１導電層１５２，１５４の厚さが５００ｎｍ以下であることによって、Ａｕを含む金属材料の使用量が低減できる。したがって、水晶振動素子１１０の製造コストを低減し、第１導電層１５２，１５４の成膜に要する時間が短縮できる。
【００４８】
第１密着層１５１，１５３および第１導電層１５２，１５４の成膜方法はスパッタリングに限定されるものではなく、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｏｎ）などの乾式めっき、または電気めっきや無電解めっきなどの湿式めっきによって形成されてもよい。
【００４９】
次に、フォトレジストを設ける（Ｓ１４）。フォトレジストは、第１導電層１５２，１５４の全面を覆うように形成される。まず、フォトレジスト溶液をスピンコート法、インジェクション法、グラビアコートなどの印刷法、などによって第１導電層１５２，１５４の全面に塗工する。次に、フォトレジスト溶液を乾燥させて溶媒を除去し、固化させることによって感光性樹脂からなるフォトレジストを形成する。
【００５０】
次に、フォトレジストをパターニングする（Ｓ１５）。フォトレジストは、微細加工への適応性の観点から、露光された部分を溶解によって除去するポジ型の感光性樹脂が望ましい。ポジ型の感光性樹脂を使用する場合、中央部１１７に相当する領域をフォトマスクで遮光した状態でフォトレジストを露光する。その後、現像液によって露光された部分を洗い流す。この結果、フォトマスクの遮光領域の形状がフォトレジストに転写される。この結果、第１導電層１５２，１５４の上に残ったフォトレジストには、中央部１１７の外形がパターニングされる。なお、フォトレジストは、遮光された部分を溶解によって除去するネガ型の感光性樹脂であってもよい。
【００５１】
次に、第１導電層をエッチングする（Ｓ１６）。第１導電層１５２，１５４の除去加工は、ヨウ化カリウム水溶液を主成分とする第１エッチング液を用いたウェットエッチングによって実施される。ヨウ化カリウム水溶液は、Ａｕに対するエッチングレートが高くＣｒに対するエッチングレートが低いため、露出した第１導電層１５２，１５４をエッチングしつつ、下地に相当する第１密着層１５１，１５３を残留させることができる。
【００５２】
次に、第１密着層をエッチングする（Ｓ１７）。第１密着層１５１，１５３の除去加工は、硝酸セリウムアンモニウム水溶液を主成分とする第２エッチング液を用いたウェットエッチングによって実施される。硝酸セリウムアンモニウム水溶液は、Ａｕに対するエッチングレートが低くＣｒに対するエッチングレートが高いため、パターニングされたフォトレジストに覆われて残留した第１導電層１５２，１５４の侵蝕を抑制しつつ、露出した第１密着層１５１，１５３をエッチングできる。
【００５３】
このように、第１エッチング液および第２エッチング液は、それぞれ、第１密着層と第１導電層とに対するエッチングレートが異なるエッチング液を適宜選択する。エッチングされた第１導電層１５２および第１密着層１５１は第１励振電極１１４ａの外形を形成し、エッチングされた第１導電層１５４および第１密着層１５３は第２励振電極１１４ｂの外形を形成する。なお、第１励振電極１１４ａおよび第２励振電極１１４ｂの外形形成は、ウェットエッチングによるものに限定されず、ドライエッチングなどの他の除去加工によってなされてもよい。
【００５４】
次に、水晶片をエッチングする（Ｓ１８）。ここでは、水晶片１１１の中央部１１７を保護するメタルマスクとして第１励振電極１１４ａおよび第２励振電極１１４ｂを用い、周縁部１１８および周縁部１１９を除去加工する。水晶片１１１の除去加工は、フッ酸によるウェットエッチングによって実施される。これによって、図６に示すように、中央部１１７と周縁部１１８との間に段差が生じ、中央部１１７の第１主面１１７ａと周縁部１１８の第１主面１１８ａとをつなぐ第１側面１１２ａが形成され、中央部１１７の第２主面１１７ｂと周縁部１１８の第２主面１１８ｂとをつなぐ第２側面１１２ｂが形成される。同様に、中央部１１７の第１主面１１７ａと周縁部１１９の第１主面１１９ａとをつなぐ第１側面１１３ａが形成され、中央部１１７の第２主面１１７ｂと周縁部１１９の第２主面１１９ｂとをつなぐ第２側面１１３ｂが形成される。すなわち、水晶片１１１は、平板状の部材から一部が除去されることによって、第１主面１１１ａと第２主面１１１ｂの両側にメサ型構造を有する凹凸状の部材となる。このとき、中央部１１７の第１主面１１７ａにはメタルマスクとして用いた第１励振電極１１４ａが残留し、中央部１１７の第２主面１１７ｂにはメタルマスクとして用いた第２励振電極１１４ｂが残留する。なお、水晶片１１１のメサ型構造の形成はウェットエッチングに限定されるものではなく、ドライエッチングなどの他の除去加工によってなされてもよい。但し、水晶片１１１の除去加工は、第１励振電極１１４ａおよび第２励振電極１１４ｂへのダメージを低減する観点から、ウェットエッチングによるものが望ましい。
【００５５】
水晶片にメサ型構造を形成した後に、水晶片の中央部に励振電極を設けようとすると、フォトレジスト溶液の表面張力などによって、フォトレジストの膜厚が不均一となる。例えば、フォトレジストは、段差の角部で薄くなり、平坦な領域で厚くなる。このため、フォトレジストのパターニング精度が低下し、段差の角部近傍でのフォトレジストのパターン形状が安定しない。そうすると、中央部の主面の縁まで均一な膜厚の励振電極を形成するのが困難となり、中央部の主面を平面視したときに励振電極の外縁が中央部の主面の内側に位置することとなる。上記したように、水晶片１１１にメサ型構造を形成するためのメタルマスクとして第１励振電極１１４ａを用いると、第１励振電極１１４ａを中央部１１７の第１主面１１７ａの縁、すなわち中央部１１７の第１側面１１２ａとの境界まで形成できる。中央部１１７の第１主面１１７ａと第１励振電極１１４ａの形状が一致することにより、第１励振電極１１４ａの形状の変動が抑制でき、水晶振動素子１１０の周波数特性の変動が抑制できる。同様に、第２励振電極１１４ｂも、中央部１１７の第２側面１１２ｂとの境界まで形成できる。
【００５６】
次に、第２密着層を設ける（Ｓ２１）。図７に示すように、第１引出電極１１５ａの一部および図示しない第２引出電極の一部を構成することとなる第２密着層１５５は、水晶片１１１の周縁部１１８の表面、第１励振電極１１４ａの表面、および第２励振電極１１４ｂの表面を覆うように形成される。パターニングされる前の第２密着層１５５は、水晶片１１１、第１励振電極１１４ａ、および第２励振電極１１４ｂを包む一体的な一連の金属膜に相当する。第２密着層１５５は、第１密着層１５１，１５３と同様の構成となるように、第１密着層１５１，１５３と同様の手法によって形成できる。すなわち、第２密着層１５５はＣｒを含む金属材料をスパッタリングによって堆積させた金属膜であり、その厚さは１ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。
【００５７】
次に、第２導電層を設ける（Ｓ２２）。図７に示すように、第１引出電極１１５ａの一部および図示しない第２引出電極の一部を構成することとなる第２導電層１５６は、第２密着層１５５を覆うように形成される。パターニングされる前の第２導電層１５６は、水晶片１１１を包む第２密着層１５５を包む一体的な一連の金属膜に相当する。第２導電層１５６は、第１導電層１５２，１５４と同様の手法によって同様の構成となるように形成できる。すなわち、第２導電層１５６はＡｕを含む金属材料をスパッタリングによって堆積させた金属膜であり、その厚さは１ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。
【００５８】
次に、フォトレジストを設ける（Ｓ２３）。フォトレジスト１６１は、第２導電層１５６の全面を覆うように形成される。工程Ｓ２３において設けられるフォトレジスト１６１は、工程Ｓ１４において設けたフォトレジストと同様の手法によって同様の構成となるように形成できる。
【００５９】
次に、フォトレジストをパターニングする（Ｓ２４）。工程Ｓ２４におけるパターニングは、工程Ｓ１５と同様の手法によって実施される。図８に示すように、フォトレジスト１６１には、フォトリソグラフィ工法によって第１引出電極１１５ａおよび図示しない第２引出電極の外形がパターニングされる。
【００６０】
次に、第２導電層をエッチングする（Ｓ２５）。このとき、工程Ｓ１６で用いた第１エッチング液と同様のエッチング液を用いることで、露出した第２導電層１５６をエッチングしつつ、下地に相当する第２密着層１５５を残留させることができる。
【００６１】
次に、第２密着層をエッチングする（Ｓ２６）。このとき、工程Ｓ１７で用いた第２エッチング液と同様のエッチング液を用いることで、パターニングされたフォトレジストに覆われて残留した第２導電層１５６の侵蝕を抑制しつつ、露出した第２密着層１５５をエッチングできる。図９に示すように、第２密着層１５５をエッチングすることで、第１励振電極１１４ａの第１導電層１５２および第２励振電極１１４ｂの第１導電層１５４が露出する。第２エッチング液は、Ａｕに対するエッチングレートが低いため、露出した第１励振電極１１４ａの第１導電層１５２および第２励振電極１１４ｂの第１導電層１５４へのエッチング液による侵蝕が抑制できる。
【００６２】
以上のように、励振電極および引出電極を２層構造とし、各層に対するエッチングレートの異なるエッチング液を用いてウェットエッチングすることによって、励振電極の損傷を抑制しつつ引出電極をパターニングできる。なお、引出電極の形成は、フォトリソグラフィ工法を利用したウェットエッチングに限定さるものではない。引出電極は、引出電極の形状がパターニングされたスパッタマスクを水晶片１１１の周囲に配置し、スパッタマスクを通して第２密着層１５５および第２導電層１５６をスパッタする手法によってパターニングされてもよい。
【００６３】
次に、中央部の電極表面を削る（Ｓ２６）。図１０に示すように、中央部１１７の第１主面１１７ａと対向する第１励振電極１１４ａの表面および第１引出電極１１５ａの表面を、イオンミリングによって削る。これによって中央部１１７に形成された電極の厚さを低減し、水晶振動素子１１０の周波数特性を調整する。以上の工程を経て、所望の周波数特性を備えた水晶振動素子１１０が製造される。なお、工程Ｓ２６において表面を削るのは、中央部１１７の第１主面１１７ａ側および第２主面１１７ｂ側のうち少なくとも一方の電極でよく、両方の電極であってもよい。
【００６４】
以下に、他の実施形態について説明する。以下のそれぞれの実施形態では、上記の第１実施形態と共通の事柄については記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。第１実施形態と同様の符号が付された構成は、第１実施形態における構成と同様の構成および機能を有するものとし、詳細な説明を省略する。同様の構成による同様の作用効果については言及しない。
【００６５】
＜第２実施形態＞
図１１を参照しつつ、第２実施形態にかかる水晶振動素子２１０の構成について説明する。図１１は、第２実施形態にかかる水晶振動子の構成を概略的に示す断面図である。
【００６６】
水晶振動素子２１０は、水晶片２１１と、第１励振電極２１４ａと、第２励振電極２１４ｂと、第１引出電極２１５ａと、第１接続電極２１６ａとを備えている。水晶片２１１は、中央部２１７および周縁部２１８，２１９を備えている。水晶片２１１は、中央部２１７と周縁部２１８との間に、各々の第１主面２１７ａと第１主面２１８ａとをつなぐ第１側面２１２ａが形成され、各々の第２主面２１７ｂと第２主面２１８ｂとをつなぐ第２側面２１２ｂが形成されている。水晶片２１１は、中央部２１７と周縁部２１９との間に、各々の第１主面２１７ａと第１主面２１９ａとをつなぐ第１側面２１３ａが形成され、各々の第２主面２１７ｂと第２主面２１９ｂとをつなぐ第２側面２１３ｂが形成されている。第１励振電極２１４ａは第１密着層２５１および第１導電層２５２を備えている。第２励振電極２１４ｂは第１密着層２５３および第１導電層２５４を備えている。第１引出電極２１５ａは、第２密着層２５５および第２導電層２５６を備えている。
【００６７】
第１実施形態にかかる水晶振動素子１０との相違点は、水晶片２１１が逆メサ型構造である点である。すなわち、周縁部２１８，２１９の厚さは、中央部２１７の厚さよりも大きい。詳細には、第１主面２１７ａおよび第２主面２１７ｂの両方において、中央部２１７が周縁部２１８，２１９より薄い両面逆メサ型構造の水晶片２１１である。なお、第１主面２１７ａおよび第２主面２１７ｂの一方のみにおいて、中央部２１７が周縁部２１８，２１９より薄い片面逆メサ型構造の水晶片２１１であってもよい。
【００６８】
このような水晶振動素子２１０においても、上記したのと同様の効果が得られる。
【００６９】
＜第３実施形態＞
図１２および図１３を参照しつつ、第３実施形態にかかる水晶振動子９００の構成について説明する。図１２は、第３実施形態にかかる水晶振動子の構成を概略的に示す分解斜視図である。図１３は、第３実施形態にかかる水晶振動子の構成を概略的に示す断面図である。
【００７０】
水晶振動子９００は、水晶振動素子９１０を第１蓋部材９２０ａと第２蓋部材９２０ｂとで挟む、いわゆるサンドイッチ構造である。水晶振動素子９１０は、水晶片９１１と、第１励振電極９１４ａと、第２励振電極９１４ｂと、第１引出電極９１５ａと、第２引出電極９１５ｂとを備えている。第１蓋部材９２０ａは、第１封止部材９３７ａを挟んで水晶片９１１の第１主面９１１ａに接合され、第２蓋部材９２０ｂは、第２封止部材９３７ｂを挟んで水晶片９１１の第２主面９１１ｂに接合されている。
【００７１】
水晶片９１１の第１主面９１１ａを平面視したとき、水晶片９１１は、中央部９１７と、間隔を空けて中央部９１７を囲む周縁部９１９とを備えている。すなわち、中央部９１７と周縁部９１９との間にはスリットが形成されている。周縁部９１９の厚さは、中央部９１７の厚さよりも大きい。中央部９１７は、一対の支持部９１８によって周縁部９１９に支持されている。支持部９１８の厚さは中央部９１７の厚さよりも小さい。なお、支持部９１８は、周縁部の一部に相当する。支持部９１８と中央部９１７の間には、中央部９１７の第１主面９１７ａと支持部９１８の第１主面９１８ａとをつなぐ第１側面９１２ａが形成され、中央部９１７の第２主面９１７ｂと支持部９１８の第２主面９１８ｂとをつなぐ第２側面９１２ｂが形成されている。また、中央部９１７のスリット側の端部には、中央部９１７の第１主面９１７ａと第２主面９１７ｂとをつなぐ第３側面９１３が形成されている。第１蓋部材９２０ａは周縁部９１９の第１主面９１９ａに接合され、第２蓋部材９２０ｂは周縁部９１９の第２主面９１９ｂに接合されている。
【００７２】
中央部９１７の第１主面９１７ａを平面視したとき、第１励振電極９１４ａの外縁は、中央部９１７における第１側面９１２ａとの境界および第３側面９１３との境界に至るまで延在している。中央部９１７の第２主面９１７ｂを平面視したとき、第２励振電極９１４ｂの外縁は、中央部９１７における第２側面９１２ｂとの境界および第３側面９１３との境界に至るまで延在している。第１引出電極９１５ａは、第１励振電極９１４ａの一部を覆い、第１側面９１２ａおよび一対の支持部９１８のうち一方を通って、周縁部９１９の第１主面９１９ａに引き回されている。第２引出電極９１５ｂは、第２励振電極９１４ｂの一部を覆い、第２側面９１２ｂおよび一対の支持部９１８のうち他方を通って、周縁部９１９の第２主面９１９ｂに引き回されている。
【００７３】
このような水晶振動素子９１０においても、上記したのと同様の効果が得られる。
【００７４】
＜第４実施形態＞
図１４を参照しつつ、第４実施形態にかかる水晶振動素子４１０の構成について説明する。図１４は、第４実施形態にかかる水晶振動素子の構成を概略的に示す斜視図である。
【００７５】
本実施形態と第１実施形態との相違点は、Ｚ´軸の正方向側で中央部４１７と隣り合う周縁部ＰＲ１と、Ｚ´軸の負方向側で中央部４１７と隣り合う周縁部ＰＲ２と、を備える点である。周縁部ＰＲ１は、周縁部４１８，４１９のそれぞれの一端を繋ぎ、周縁部ＰＲ２は、周縁部４１８，４１９のそれぞれの他端を繋いでいる。水晶片４１１の第１主面４１１ａを平面視したとき、周縁部４１８，４１９、ＰＲ１，ＰＲ２は矩形の枠状に設けられ、中央部４１７は周縁部４１８，４１９、ＰＲ１，ＰＲ２に囲まれた島状に設けられている。中央部４１７の第１主面４１７ａには全面に亘って第１励振電極４１４ａが設けられ、周縁部４１８には第１引出電極４１５ａ及び第１接続電極４１６ａが設けられている。なお、図示しない第２主面側においても、中央部４１７は周縁部４１８，４１９、ＰＲ１，ＰＲ２に囲まれた島状であり、中央部４１７の第２主面の全面に亘って第２励振電極が設けられている。このような水晶振動素子４１０においても、上記したのと同様の効果が得られる。
【００７６】
このように、中央部の第１及び第２主面のそれぞれの全面に亘って第１及び第２励振電極が形成されているならば、中央部及び周縁部の形状は特に限定されるものでない。例えば、中央部の形状は、水晶片の第１主面を平面視したときに、円又は楕円形状であってもよく、四角形以外の多角形状であってもよい。
【００７７】
周縁部と中央部との間に形成される段差に加えて、水晶片の第１主面側及び第２主面側にさらに段差が形成されてもよい。例えば、中央部には薄肉領域と厚肉領域とが形成され、中央部の薄肉領域が周縁部に隣接し、中央部の厚肉領域が薄肉領域の周縁部とは反対側に隣接する。中央部の薄肉領域は、水晶片のＺ´軸方向において対向する一端から他端の全幅に亘る帯状に形成されてもよい。このとき、中央部の厚肉領域は、中央部の薄肉領域と同様に水晶片の全幅に亘る帯状に形成されてもよく、中央部の薄肉領域に囲まれる島状に形成されてもよい。中央部の厚肉領域が帯状に形成される場合、中央部の厚肉領域は、Ｘ軸方向において中央部の薄肉領域に挟まれてもよく、Ｘ軸方向の正方向及び負方向のいずれか一方においてのみ中央部の薄肉領域と隣接してもよい。なお、中央部の薄肉領域及び厚肉領域の位置関係は逆であってもよい。すなわち、中央部の厚肉領域が周縁部に隣接し、中央部の薄肉領域が厚肉領域の周縁部とは反対側に隣接してもよい。
【００７８】
水晶片の第１主面側及び第２主面側にさらに段差が形成される構成として、例えば、周縁部には薄肉領域と厚肉領域とが形成され、周縁部の厚肉領域が中央部に隣接し、周縁部の薄肉領域が厚肉領域の中央部とは反対側に隣接する。周縁部の厚肉領域は、水晶片の全幅に亘る帯状に形成されてもよい。このとき、中央部は、周縁部の厚肉領域と同様に水晶片の全幅に亘る帯状に形成されてもよく、周縁部の厚肉領域に囲まれる島状に形成されてもよい。また、周縁部の厚肉領域が薄肉領域に囲まれる島状に形成されてもよい。このとき、中央部は、厚肉領域の全幅に亘る帯状に形成されてもよく、厚肉領域に囲まれる島状に形成されてもよい。なお、周縁部の厚肉領域及び薄肉領域の位置関係は逆であってもよい。すなわち、周縁部の薄肉領域が中央部に隣接し、周縁部の厚肉領域が薄肉領域の中央部とは反対側に隣接してもよい。
【００７９】
以上のように、本発明の一態様によれば、第１主面１１１ａと第１主面１１１ａに対向する第２主面１１１ｂを有し、第１主面１１１ａを平面視したときに中央側に位置する中央部１１７と中央部１１７の外側に位置する周縁部１１８とを有する、水晶片１１１を準備する工程と、水晶片１１１の第１主面１１１ａのうち、中央部１１７に第１励振電極１１４ａを設ける工程と、中央部１１７を保護するメタルマスクとして第１励振電極１１４ａを用いつつ周縁部１１８の一部を除去し、水晶片１１１の第１主面１１１ａ側において中央部１１７と周縁部１１８との間に第１側面１１２ａを形成する工程と、メタルマスクとして用いた第１励振電極１１４ａに接触するように、水晶片１１１の第１主面１１１ａ側において周縁部１１８に延在する第１引出電極１１５ａを設ける工程と、を含む、水晶振動素子１１０の製造方法が提供される。
【００８０】
上記態様によれば、第１励振電極を中央部の第１主面の縁、すなわち中央部の第１側面との境界まで形成できる。中央部の第１主面と第１励振電極の形状が一致することにより、第１励振電極の形状の変動が抑制でき、水晶振動素子の周波数特性の変動が抑制できる。中央部における励振に寄与する領域の利用効率が改善し、水晶振動素子が小型化できる。また、中央部において励振された振動の閉じ込め効率が改善できる。
【００８１】
第１引出電極１１５ａは、第１側面１１２ａを通っていてもよい。
【００８２】
第１引出電極１１５ａは、水晶片１１１の第１主面１１１ａを平面視したときに中央部１１７において第１励振電極１１４ａの少なくとも一部を覆っていてもよい。これによれば、第１励振電極と第１引出電極との接触面積が増加し、第１励振電極と第１引出電極との電気的接続が安定する。また、第１励振電極の損傷が抑制でき、水晶振動素子の周波数特性の劣化が抑制できる。
【００８３】
第１励振電極１１４ａを設ける工程は、水晶片１１１の第１主面１１１ａ側に第１密着層１５１を設ける工程と、第１密着層１５１よりも高い導電性を有しており、水晶片１１１の第１主面１１１ａを平面視したときに第１密着層１５１を覆う第１導電層１５２を設ける工程とを含んでもよい。これによれば、下地に酸素との反応性が高い第１密着層を設けることで水晶片と第１励振電極との密着力が向上でき、表面に酸素との反応性が低い第１導電層を設けることで酸化による第１励振電極の劣化が抑制できる。すなわち、水晶振動素子の信頼性が改善できる。
【００８４】
第１引出電極１１５ａを設ける工程は、水晶片１１１の第１主面１１１ａ側に第２密着層１５５を設ける工程と、第２密着層１５５よりも高い導電性を有しており、水晶片１１１の第１主面１１１ａを平面視したときに第２密着層１５５を覆う第２導電層１５６を設ける工程とを含んでもよい。これによれば、下地に酸素との反応性が高い第２密着層を設けることで水晶片と第１引出電極との密着力が向上でき、表面に酸素との反応性が低い第２導電層を設けることで酸化による第１引出電極の劣化が抑制できる。すなわち、水晶振動素子の信頼性が改善できる。
【００８５】
第１密着層１５１および第２密着層１５５は、それぞれ、クロムを含む金属材料からなり、第１導電層および第２導電層は、それぞれ、金を含む金属材料からなってもよい。これによれば、Ｃｒは水晶との密着性がＡｕよりも高く、ＡｕはＣｒよりも導電性が高く且つ化学的安定性が高い。したがって、上記した効果が得られる。
【００８６】
第１引出電極１１５ａを設ける工程は、金属膜１５５，１５６を設ける工程と、金属膜１５５，１５６を覆うフォトレジスト１６１を設ける工程と、フォトレジスト１６１を第１引出電極１１５ａの形状にパターニングする工程と、金属膜１５５，１５６をエッチングする工程とを含んでもよい。これによれば、第１励振電極と第１引出電極をフォトリソグラフィ工法によって同一工程で形成する場合と比較して、パターニングの要求精度が低いため、製造コストが抑制できる。
【００８７】
第１引出電極を設ける工程は、水晶片の第１主面側に、第１金属膜と、第１金属膜を覆うように第２金属膜とを設ける工程と、第２金属膜を覆うフォトレジストを設ける工程と、フォトレジストを第１引出電極の形状にパターニングする工程と、第１の金属膜を露出させるように第１エッチング液を用いて第２金属膜をエッチングする工程と、第１エッチング液とはエッチングレートが異なる第２エッチング液を用いて、第１金属膜をエッチングする工程とを含んでもよい。これによれば、ウェットエッチングによって第１引出電極の外形を形成する際に、第１励振電極に与えるダメージが低減できるため、水晶振動素子の周波数特性の製造誤差が抑制できる。
【００８８】
第１引出電極１１５ａを設ける工程は、第１引出電極１１５ａの形状がパターニングされたスパッタマスクを、水晶片１１１の第１主面１１１ａ側に配置する工程と、スパッタマスクを通して金属膜１５５，１５６をスパッタする工程とを含んでもよい。これによれば、フォトリソグラフィ工法によって第１引出電極の外形を形成する場合と比較して、工程数を少なくできる。
【００８９】
中央部１１７に設けられた電極１１４ａ，１１５ａの厚さを低減して周波数を調整する工程をさらに含んでもよい。これによれば、水晶振動素子の周波数特性の製造誤差が抑制できる。
【００９０】
水晶片１１１の第２主面１１１ｂのうち、中央部１１７に第１励振電極１１４ａと対向する第２励振電極１１４ｂを設ける工程と、中央部１１７を保護するメタルマスクとして第２励振電極１１４ｂを用いつつ周縁部１１８，１１９の一部を除去し、水晶片１１１の第２主面１１１ｂ側において中央部１１７と周縁部１１８との間に第２側面１１２ｂ，１１３ｂを形成する工程と、メタルマスクとして用いた第２励振電極１１４ｂに接触するように、水晶片１１１の第２主面１１１ｂ側において周縁部１１８に延在する第２引出電極１１５ｂを設ける工程と、をさらに含んでもよい。これによれば、上記したのと同様の効果が得られる。
【００９１】
本発明の他の一態様によれば、第１主面１１ａと第１主面１１ａに対向する第２主面１１ｂを有するとともに、第１主面１１ａを平面視したときに中央側に位置する中央部１７と中央部１７の外側に位置する周縁部１８，１９とを有し、第１主面１１ａおよび第２主面１１ｂのうち少なくとも第１主面１１ａ側において中央部１７と周縁部１８，１９との間に第１側面１２ａ，１３ａが形成された、水晶片１１と、水晶片１１の第１主面１１ａのうち、中央部１７に設けられた第１励振電極１４ａと、水晶片１１の第２主面１１ｂのうち、中央部１７に設けられ、第１励振電極１４ａと対向する第２励振電極１４ｂと、第１励振電極１４ａに電気的に接続された第１引出電極１５ａと、第２励振電極１４ｂに電気的に接続された第２引出電極１５ｂと、を備え、少なくとも第１引出電極１５ａは、水晶片１１の第１主面１１ａを平面視したときに第１励振電極１４ａの少なくとも一部を覆っており、中央部１７から周縁部１８に亘って延在する、水晶振動素子１０が提供される。
【００９２】
上記態様によれば、第１励振電極を中央部の第１主面の縁、すなわち中央部における第１側面との境界まで形成することで、中央部における励振に寄与する領域の利用効率が改善し、水晶振動素子が小型化できる。また、中央部において励振された振動の閉じ込め効率が改善できる。第１引出電極が第１励振電極の一部を覆っているため、第１励振電極と第１引出電極との接触面積が増加し、第１励振電極と第１引出電極との電気的接続が安定する。また、第１励振電極の損傷が抑制でき、水晶振動素子の周波数特性の劣化が抑制できる。
【００９３】
水晶片１１の第１主面１１ａを平面視したとき、第１励振電極１４ａの外縁は、中央部１７における第１側面１２ａとの境界に至るまで延在していてもよい。これによれば、中央部の第１主面と第１励振電極の形状が一致することにより、第１励振電極の形状の変動が抑制でき、水晶振動素子の周波数特性の変動が抑制できる。
【００９４】
第１励振電極１４ａは、水晶片１１の第１主面１１ａ側に設けられた第１密着層５１と、第１密着層５１よりも高い導電性を有しており、水晶片１１の第１主面１１ａを平面視したときに第１密着層５１を覆う第１導電層５２とを備えていてもよい。これによれば、下地に酸素との反応性が高い第１密着層を設けることで水晶片と第１励振電極との密着力が向上でき、表面に酸素との反応性が低い第１導電層を設けることで酸化による第１励振電極の劣化が抑制できる。すなわち、水晶振動素子の信頼性が改善できる。
【００９５】
第１引出電極１５ａは、水晶片１１の第１主面１１ａ側に設けられた第２密着層５５と、第２密着層５５よりも高い導電性を有しており、水晶片１１の第１主面１１ａを平面視したときに第２密着層５５を覆う第２導電層５６とを備えていてもよい。これによれば、下地に酸素との反応性が高い第２密着層を設けることで水晶片と第１引出電極との密着力が向上でき、表面に酸素との反応性が低い第２導電層を設けることで酸化による第１引出電極の劣化が抑制できる。すなわち、水晶振動素子の信頼性が改善できる。
【００９６】
第１密着層５１および第２密着層５５は、それぞれ、クロムを含む金属材料からなり、第１導電層５２および第２導電層５６は、それぞれ、金を含む金属材料からなってもよい。これによれば、Ｃｒは水晶との密着性がＡｕよりも高く、ＡｕはＣｒよりも導電性が高く且つ化学的安定性が高い。したがって、上記した効果が得られる。
【００９７】
第１引出電極１５ａの中央部１７に設けられた部分の厚さＴ３は、第１引出電極１５ａの周縁部１８に設けられた部分の厚さＴ４よりも小さくてもよい。これによれば、中央部に設けられた電極の表面を削ることによって、水晶振動素子の周波数特性が調整できる。したがって、水晶振動素子の周波数特性の製造誤差が抑制できる。
【００９８】
中央部１７の厚さは、周縁部１８，１９の厚さよりも大きく、第１側面１２ａ，１３ａは、中央部１７と周縁部１８，１９とをつないでいてもよい。これによれば、いわゆる順メサ型構造によって形成される段差において、上記した効果が得られる。
【００９９】
中央部２１７の厚さは、周縁部２１８，２１９の厚さよりも小さく、第１側面２１２ａ，２１３ａは、中央部２１７と周縁部２１８，２１９とをつないでいてもよい。これによれば、いわゆる逆メサ型構造によって形成される段差において、上記した効果が得られる。
【０１００】
水晶片１１は、第２主面１１ｂ側において中央部１７と周縁部１８，１９との間に第２側面１２ｂ、１３ｂが形成されており、第２引出電極１５ｂは、水晶片１１の第２主面１１ｂを平面視したときに第２励振電極１４ｂの少なくとも一部を覆っており、水晶片１１の第２主面１１ｂ側において中央部１７から周縁部１８に亘って延在していてもよい。これによれば、上記したのと同様の効果が得られる。
【０１０１】
水晶片９１１は、中央部９１７と周縁部９１９の間にスリットが形成されていてもよい。このような構成においても、上記した効果が得られる。
【０１０２】
以上説明したように、本発明の一態様によれば、振動特性の製造誤差を低減できる水晶振動素子およびその製造方法の提供が可能となる。
【０１０３】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１０４】
１…水晶振動子
１０…水晶振動素子
１１…水晶片
１７…中央部
１８，１９…周縁部
１１ａ，１７ａ，１８ａ，１９ａ…第１主面
１１ｂ，１７ｂ，１８ｂ，１９ｂ…第２主面
１２ａ，１３ａ…第１側面
１２ｂ，１３ｂ…第２側面
１４ａ…第１励振電極
１４ｂ…第２励振電極
１５ａ…第１引出電極
１５ｂ…第２引出電極
５１，５３…第１密着層
５２，５４…第１導電層
５５…第２密着層
５６…第２導電層
【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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【国際調査報告】
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2019054349.tif 000018
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