(57)【要約】【課題】生産性良く製造できる薄型の音叉型振動片および音叉型振動子を提供する。【解決手段】基部１８と、基部１８から第１の方向に延びる第１および第２の振動腕１１と、第１および第２の振動腕１１を挟み、かつ、基部１８に接続された支持枠２８と、を有する音叉型振動片１０であって、支持枠２８の基部１８との接続部に近い領域において、導電性接着剤５０を介してマウント電極に接続される第１の励振電極３１が形成され、支持枠２８の第１および第２の振動腕１１を挟む領域および第１および第２の振動腕１１よりも第１の方向に位置する領域の少なくとも一方の領域において、導電性接着剤５０を介してマウント電極に接続される第２の励振電極２９が形成され、基部１８の幅方向の両側は、第１の切込み部２３，２４が形成されている。【選択図】図１
2008301022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、前記基部から第１の方向に延びる第１および第２の振動腕と、前記第１および第２の振動腕を挟み、かつ、前記基部に接続された支持枠と、を有する音叉型振動片であって、
前記支持枠の前記基部との接続部に近い領域において、導電性接着剤を介してマウント電極に接続される第１の励振電極が形成され、
前記支持枠の前記第１および第２の振動腕を挟む領域および、前記第１および第２の振動腕よりも第１の方向に位置する領域、の少なくとも一方の領域において、前記導電性接着剤を介してマウント電極に接続される第２の励振電極が形成され、
前記基部の幅方向の両側は、第１の切込み部が形成されていることを特徴とする音叉型振動片。
【請求項２】
請求項１に記載の音叉型振動片において、
前記第１および第２の励振電極は、それぞれ、前記基部の表面および裏面の電極膜を介して、前記振動腕まで延長され、
前記基部の前記表面および前記裏面の電極膜は、前記基部の側面の電極膜を介して接続され、前記基部の前記側面の電極膜は、前記第１の切込み部において切断されていることを特徴とする音叉型振動片。
【請求項３】
請求項１または２に記載の音叉型振動片において、
前記支持枠の外側には、第２の切込み部が形成され、
前記第１および第２の励振電極は、それぞれ、前記支持枠の表面および裏面の電極膜と、前記支持枠の前記表面および前記裏面の電極膜を接続する前記支持枠の側面の電極膜と、を有し、
前記支持枠の前記側面の電極膜は、前記第２の切込み部において切断されていることを特徴とする音叉型振動片。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の音叉型振動片において、
前記第１の切込み部は、異方性エッチングによるヒレが形成されていることを特徴とする音叉型振動片。
【請求項５】
請求項４に記載の音叉型振動片において、
該音叉型振動片の基板は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の結晶軸を有する水晶から形成され、
前記第１の方向は、前記結晶軸のうち、Ｙ軸方向に最も近い方向であり、
前記幅方向は、前記結晶軸のうち、±Ｘ軸方向に最も近い方向であり、−Ｘ軸側の前記ヒレより、＋Ｘ軸側のヒレのほうが長いことを特徴とする音叉型振動片。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の音叉型振動片において、
前記第１および第２の振動腕間の間隔は、前記第１の切込みの幅よりも長いことを特徴とする音叉型振動片。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の音叉型振動片において、
前記第１および第２の振動腕はそれぞれ、溝と、該溝に形成された溝電極と、側面電極と、が形成され、
前記第１の振動腕の溝電極と前記第２の振動腕の側面電極とが第１の電圧で、かつ、前記第１の振動腕の側面電極と前記第２の振動腕の溝電極とが第２の電圧となり、前記第１の電圧と前記第２の電圧は、交番電圧が印加されることを特徴とする音叉型振動片。
【請求項８】
基部と、前記基部から第１の方向に延びる第１および第２の振動腕と、前記第１および第２の振動腕を挟み、かつ、前記基部に接続された支持枠と、を有する音叉型振動片であって、前記支持枠の前記基部との接続部に近い領域において、導電性接着剤を介してマウント電極に接続される第１の励振電極が形成され、前記支持枠の前記第１および第２の振動腕を挟む領域、および、前記第１および第２の振動腕よりも第１の方向に位置する領域、の少なくとも一方の領域において、前記導電性接着剤を介してマウント電極に接続される第２の励振電極が形成され、前記基部の幅方向の両側は、第１の切込み部が形成されている音叉型振動片と、
前記マウント電極が形成され、かつ、封止孔を有するベースと、
前記封止孔の一部を塞ぎ、前記ベースに積層されるパッケージフレームと、
前記封止孔を封止する封止材と、
前記パッケージフレームを封止する蓋体と、を有することを特徴とする音叉型振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電材料を用いた音叉型振動片および音叉型振動子に関する。
【背景技術】
【０００２】
音叉型振動片は、フォトリソグラフィ技術を利用し圧電基板から音叉型の形状およびその表面に電極を形成して製造されている。特に近年、薄型・小型化された音叉型振動片の性能向上・生産性向上を目的として、電極の形成方法、音叉型振動片の支持方法などの検討がなされている。
特許文献１には、音叉の又部に対する露光精度を向上させるために、マスクを音叉型振動片の電極形成面に形成したレジストに接触させ、振動腕間に形成される又部の傾斜面に対する照射光が垂直に照射される方向に近づくように所定の角度で光源を傾斜させて露光を行うことが記載されている。また、支持腕をベースに接合支持するマウント構造が開示されている。
特許文献２には、圧電素子片の各側端面は、上面あるいは下面に対して垂直な方向に対して５〜２０度の傾斜を有する傾斜面が上面および下面から厚さ方向の中央部において互いに交差するように外側に凸になるように形成されることが開示されている。また、このために電極を形成するためのレジストを形成する際に、紫外光を真上あるいは０〜３０度の角度傾けて照射することによって、側端面のレジストをも確実に感光させることが可能になることが開示されている。このため電極を側端面において、とくに又部においても正確に形成でき、電極間のショートの発生がなくなり、不良品とならなくなることが開示されている。また、ノズルの噴射口から固気２層噴射流を噴射することで、水晶の研磨量を制御して、圧電素子片の各側端面を傾斜面にすることが開示されている。
特許文献３には、音叉の又部におけるエッチング残りの大きさが、振動腕の間隔と厚さに関係することが記載されている。
特許文献４には、２本の支持用アームはそれぞれ導電性接着剤を用いて基板の電極部に２箇所で接合されることが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３３９７２９号公報
【特許文献２】特開２００１−１５６５８４号公報
【特許文献３】特開昭５４−１５１３９１号公報
【特許文献４】特開２００６−３１１０８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、図９に示すように音叉型振動片に２本の振動腕１１を挟む位置に２本の支持腕９１を設け、各支持腕９１は導電性接着剤９２を介してベースにマウントされる構造になっている。このような構成では、電極間のリークパスになり易い箇所は、振動腕の又部である。したがって、特許文献３に開示されているように振動腕の間隔と厚さによって振動腕の又部のエッチング残りを形成することで、基板に対して垂直に露光しても、又部のレジストを感光させ、電極間のショートを防ぐことが可能である。あるいは、エッチング液濃度やエッチング時間などの条件によって振動腕の又部のエッチング残りを形成することで又部の電極間ショートを防ぐこともできる。
【０００５】
しかし、特許文献１の構造では図１０の側面図ように、外部からの衝撃が加わった場合に、マウント部が支点になり、振動腕１１先端や基部先端が上下に大きく変位する。そのため、振動片とパッケージ間のクリアランスや、振動片と蓋間のクリアランスを広くとる必要が生じる。また、特許文献４のように各支持用アームに２箇所ずつ導電性接着剤を用いて振動片を固定する構成にしたとしても、振動片とパッケージ間のクリアランスや、振動片と蓋間のクリアランスを確保するために、厚さ０．４ｍｍ以下が要求されるカード用音叉振動子を提供することは困難である。
また、特許文献１で開示された斜め露光や、特許文献２で開示された固気２層噴射流を噴射する方法を用いると、スループットが悪くなり生産性および製造コストが上昇する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］本適用例にかかる音叉型振動片は、基部と、前記基部から第１の方向に延びる第１および第２の振動腕と、前記第１および第２の振動腕を挟み、かつ、前記基部に接続された支持枠と、を有する音叉型振動片であって、前記支持枠の前記基部との接続部に近い領域において、導電性接着剤を介してマウント電極に接続される第１の励振電極が形成され、前記支持枠の前記第１および第２の振動腕を挟む領域、および、前記第１および第２の振動腕よりも第１の方向に位置する領域、の少なくとも一方の領域において、前記導電性接着剤を介してマウント電極に接続される第２の励振電極が形成され、前記基部の幅方向の両側は、第１の切込み部が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、基部の切込み部によって、支持枠や基部の側面に残る電極膜が第１の励振電極と、第２の励振電極とがショートすることを防止することができる。また、第１の切込み部の形成は、音叉型振動片の外形を形成する工程で形成できるため、工程数を増やすことなく、支持枠や基部の側面に残る電極膜が第１の励振電極と第２の励振電極とのショートを防止することができる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例にかかる音叉型振動片において、前記第１および第２の励振電極は、それぞれ、前記基部の表面および裏面の電極膜を介して、前記振動腕まで延長され、前記基部の前記表面および前記裏面の電極膜は、前記基部の側面の電極膜を介して接続され、前記基部の前記側面の電極膜は、前記第１の切込み部において切断されていることが望ましい。
【００１０】
［適用例３］上記適用例にかかる音叉型振動片において、前記支持枠の外側には、第２の切込み部が形成され、前記第１および第２の励振電極は、それぞれ、前記支持枠の表面および裏面の電極膜と、前記支持枠の前記表面および前記裏面の電極膜を接続する前記支持枠の側面の電極膜と、を有し、前記支持枠の前記側面の電極膜は、前記第２の切込み部において切断されていることが望ましい。
【００１１】
［適用例４］上記適用例にかかる音叉型振動片において、前記第１の切込み部は、異方性エッチングによるヒレが形成されていることが望ましい。
【００１２】
［適用例５］上記適用例にかかる音叉型振動片において、該音叉型振動片の基板は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の結晶軸を有する水晶から形成され、前記第１の方向は、前記結晶軸のうち、Ｙ軸方向に最も近い方向であり、前記幅方向は、前記結晶軸のうち、±Ｘ軸方向に最も近い方向であり、−Ｘ軸側の前記ヒレより、＋Ｘ軸側のヒレのほうが長いことが望ましい。
【００１３】
［適用例６］上記適用例にかかる音叉型振動片において、前記第１および第２の振動腕間の間隔は、前記第１の切込みの幅よりも長いことが望ましい。
【００１４】
［適用例７］上記適用例にかかる音叉型振動片において、前記第１および第２の振動腕はそれぞれ、溝と、該溝に形成された溝電極と、側面電極と、が形成され、前記第１の振動腕の溝電極と前記第２の振動腕の側面電極とが第１の電圧で、かつ、前記第１の振動腕の側面電極と前記第２の振動腕の溝電極とが第２の電圧となり、前記第１の電圧と前記第２の電圧は、交番電圧が印加されることが望ましい。
【００１５】
［適用例８］本適用例にかかる音叉型振動子は、基部と、前記基部から第１の方向に延びる第１および第２の振動腕と、前記第１および第２の振動腕を挟み、かつ、前記基部に接続された支持枠と、を有する音叉型振動片であって、前記支持枠の前記基部との接続部に近い領域において、導電性接着剤を介してマウント電極に接続される第１の励振電極が形成され、前記支持枠の前記第１および第２の振動腕を挟む領域、および、前記第１および第２の振動腕よりも第１の方向に位置する領域、の少なくとも一方の領域において、前記導電性接着剤を介してマウント電極に接続される第２の励振電極が形成され、前記基部の幅方向の両側は、第１の切込み部が形成されている音叉型振動片と、前記マウント電極が形成され、かつ、封止孔を有するベースと、前記封止孔の一部を塞ぎ、前記ベースに積層されるパッケージフレームと、前記封止孔を封止する封止材と、前記パッケージフレームを封止する蓋体と、を有することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、実施形態について図面に従って説明する。
＜実施形態＞
【００１７】
図１は、本実施形態にかかる音叉型振動片を示す上面図である。図２は、本実施形態にかかる音叉型振動片を示す下面図である。ここで、下面図は、上面から透過して下面を示しており、実際に下から見た場合は左右反転している。また、音叉型振動片が収納されるパッケージの蓋体側を上面（表面）とし、パッケージのベース側を下面（裏面）としている。なお、図１および図２では、音叉振動片１０は、Ｚ軸を法線として切り出した水晶基板から形成される例を挙げたが、結晶方位を有する圧電材料であれば良く、たとえば、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等を用いることができる。
【００１８】
（音叉型振動片の構成）
音叉型振動片１０は、基部１８と、基部１８からＹ軸方向に延びる第１および第２の振動腕１１と、基部１８から−Ｙ軸方向にて接続された支持枠２８とを備え、同一の水晶の単結晶板から外形をエッチングされて形成されている。
【００１９】
（振動腕の構成）
振動腕１１の先端部には、質量を調整することで周波数を調整する金属膜で形成された錘部１２が設けられている。振動腕１１には表面から側面にかけて側面電極１９が設けられ、上面および下面には溝１４、１５と、それを覆うように形成された電極膜、すなわち、溝電極１３が設けられる。振動腕１１は一方が＋Ｘ軸方向に振れるときに、もう一方が−Ｘ軸方向に振れるように励振される。下面の錘部１２の一部が周波数調整時にレーザ照射によってとれて、ベースに付着する。このベースに付着した錘と振動腕１１とが接触して振動腕１１の屈曲振動を阻害することがある。そのため、ベースに付着した錘と振動腕１１との間のクリアランスを余分に設ける必要がある。そこで、錘部１２を上面だけに設け、下面には設けない構成にして、パッケージをさらに薄くすることもできる。
また、その励振効率を高めるために振動腕１１の上面および下面には溝１４、１５が設けられ、それを覆うように電極膜、すなわち、溝電極１３が設けられる。しかし、音叉型振動片１０の外形や溝を抜くエッチング工程の異方性や、音叉型振動片１０の上面と下面のパターンずれに起因して、水晶振動片基板に垂直な振動成分（以下、振動の垂直成分）が大きくなる。この傾向は、音叉型振動子を小型化していくに伴い、振動腕１１の幅を狭めると、より顕著になり、音叉型振動片１０の製造バラツキの原因になる。この製造バラツキを抑制するために、振動腕１１の溝１４，１５の間にタイバー１６が設けられる。また、この製造バラツキ対策として、さらに、溝１５に縮幅部１７が設けられる。
【００２０】
（基部の構成）
基部１８は、振動腕１１と接続部との合計の幅よりも長い幅を有するが、縮幅部２１、２２を有する。この縮幅部２１、２２は、振動腕１１の振動エネルギーを支持枠２８に伝え難くする、いわゆる、エネルギーの閉じ込め効果を有し、ＣＩ値を低減する効果を有する。また、縮幅部２１、２２は、外部からの衝撃を振動腕１１に伝え難くする効果を有する。また、基部１８は、支持枠２８と接続されるが、その接続部または基部１８自体に第１の切込み部２３、２４を有する。
基部１８の上面および下面には、後述する第１の励振電極３１を振動腕１１まで延長する電極膜３５が形成されている。
ここで、基部１８の上面と下面の電極膜３５は基部１８の側面で接続されている。図８のＣ−Ｃ’のステップＳ１９は、電極ＡｕＣｒエッチング後における図１の断面Ｃ−Ｃ’を示したものだが、第１の電極膜（Ｃｒ膜、以下同じ）８３、第２の電極膜（Ａｕ膜、以下同じ）８４はエッチングされずに残り、上面と下面とを接続している。
一方、基部１８の第１の切込み部２３、２４においては、電極膜３５は側面で抜かれるパターンになっており、基部１８の上面と下面の電極膜３５は切断される。図８のＢ−Ｂ’のステップＳ１９は、電極ＡｕＣｒエッチング後における図１の断面Ｂ−Ｂ’を示したものだが、第１の電極膜８３および第２の電極膜８４は、側面で切断され、上面と下面とは分離されている。また、基部１８の第１の切込み部２３、２４の幅は、振動腕１１間の間隔よりも狭く形成されている。
【００２１】
（支持枠の構成）
基部１８の−Ｙ軸側の接続部において、支持枠２８と基部１８とは接続される。この接続部に近い領域、支持短辺部３０に第１の励振電極３１が形成され、導電性接着剤５０を介してベース５５に設けられたマウント電極５１に電気的機械的に接続される。ここで、導電性接着剤５０は、第１の励振電極３１の２箇所または支持短辺部３０に沿うようにマウント電極５１に塗布すると、音叉型振動片１０をベース５５に平行に支持しやすい。
また、支持枠２８は、振動腕１１を挟む２箇所の領域、または、振動腕１１の先端よりもＹ軸方向の位置に、第２の励振電極２９が形成され、導電性接着剤５０を介してベース５５に設けられたマウント電極５１に電気的機械的に接続される。ここで、導電性接着剤５０は、第２の励振電極２９の２箇所、または、振動腕１１の外側からＹ軸方向に延びた２つの支持枠２８が先端において環状に接続する環状接続部３７に沿うように、マウント電極５１に塗布すると、音叉型振動片１０をベース５５に平行に支持しやすい。また、支持枠２８には、第２の切込み部２５、２６が形成されている。
また、支持枠２８の第２の切込み部２５、２６の幅は、振動腕１１間の間隔よりも狭く形成されている。
図８のＤ−Ｄ’のステップＳ１９は、電極ＡｕＣｒエッチング後における図１の断面Ｄ−Ｄ’を示したものだが、第１の電極膜８３および第２の電極膜８４は、接続電極３８を形成するように上面が残され、側面および下面においてエッチングで除去される。また、下面には電極膜を設けない。
同様に、図８のＥ−Ｅ’のステップＳ１９は、電極ＡｕＣｒエッチング後における図１の断面Ｅ−Ｅ’を示したものだが、第１の電極膜８３および第２の電極膜８４は、上面、下面、＋Ｘ側の側面においてエッチングで除去される。−Ｘ側の側面には第１の電極膜８３および第２の電極膜８４が残る。
なお、パッケージをさらに薄型化する場合、支持枠２８をマウントするベース５５を薄くし、ベース５５の剛性をカバーするため支持枠２８に高い剛性を求める。その場合、切込み部２５、２６を支持短辺部３０に近づけるか、接続電極３８をＹ軸方向に延長し、接続電極３８の＋Ｙ側の先端に近い領域に切込み部２５、２６を設ける。さらに、ショート不良対策をより有効にするため、第２の切込み部２５、２６を支持短辺部３０に近い箇所と、接続電極３８の＋Ｙ側の先端に近い箇所の２箇所に設けてもよい。
【００２２】
（交番電圧）
図３は、図１および図２に示す音叉型振動片１０の振動腕１１の溝１４または１５が形成された領域の断面図である。振動腕１１は、相互に反対を向く上下面（表裏面）７１と、上下面７１を両側で接続する第１および第２の側面７２、７３とを有する。音叉型振動片１０を水晶から構成する場合、結晶方向について、表裏面７１がＺ軸方向を向き、第１の側面７２が＋Ｘ軸方向を向き、第２の側面７３が−Ｘ軸方向を向くように構成する。
一方（図１および図２において左側）の振動腕１１の第１の側面７２と、他方（図１および図２において右側）の振動腕１１の第２の側面７３が対向するように並列している。第１の側面７２は、上下面７１の間隔によって定義される振動腕１１の厚みの中央方向に高くなる山型となるように形成されている。
振動腕１１には、励振電極膜が形成されている。励振電極膜は、１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下の厚みを有する下地のＣｒ膜と、Ｃｒ膜上に形成された２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の厚みを有する下地のＡｕ膜と、を含む多層構造であっても良い。Ｃｒ膜は水晶との密着性が高く、Ａｕ膜は電気抵抗が低く酸化し難い。励振電極膜は、第１および第２の側面７２、７３にそれぞれ形成された第１および第２の側面電極膜７７、７９と、第１および第２の内面７５、７６にそれぞれ形成された第１および第２の内面電極膜８０、８１と、を含む。励振電極膜によって、溝電極１３と、側面電極１９が形成される。
一方（図１および図２において左側）の振動腕１１の溝電極１３ともう一方（図１および図２において右側）の振動腕１１の側面電極１９が同じ電位（図３の例では、＋電位）となり、もう一方の振動腕１１の側面電極１９ともう一方の振動腕１１の溝電極１３が同じ電位（図３の例では、−電位）となるように、クロス配線によって交流電源に接続され駆動電圧としての交番電圧が印加されるようになっている。印加電圧によって、図３に矢印で示すように電解が発生し、これにより、振動腕１１は、互いに逆相振動となうように（振動腕１１の先端が互いに接近・離間するように）励振されて屈曲振動する。また、基本波モードで振動するように交番電圧が調整されている。
【００２３】
（第１の励振電極と第２の励振電極との分離）
図２のように支持枠２８の第１の励振電極３１は、音叉型振動片１０の下面で導電性接着剤５０を介して、ベース５５に形成されたマウント電極５１に電気的機械的に接続される。
また、支持枠２８は、上面と下面ともに、角部３２の側面と−Ｙ軸側の側面のレジストが残るようなマスクパターンを使って電極膜が形成されている。その結果、支持枠２８の側面の電極膜を介して、図１における上面の第１の励振電極３１と図２における下面の第１の励振電極３１とが接続され、マウント電極５１に加えられる電圧と、上下面の第１の励振電極３１が同電位になる。さらに、上面の第１の励振電極３１は、上面の第１の電極膜３５を介して、一方の（図１の左側の）振動腕１１の溝電極１３に接続され、もう一方の（図１の右側の）振動腕１１の側面電極１９に接続される。
【００２４】
一方、図２のように支持枠２８の第２の励振電極２９は、音叉型振動片１０の下面で導電性接着剤５０を介して、ベース５５に形成されたマウント電極５１に、電気的機械的に接続される。
また、支持枠２８は、上面と下面ともに、角部３２の側面と±Ｘ軸側の側面と、＋Ｙ軸側の側面のレジストとが残るようなマスクパターンを使って電極膜が形成されている。その結果、支持枠２８の側面の電極膜を介して、図１における上面の第２の励振電極２９と図２における下面の第２の励振電極２９とが電気的に接続され、マウント電極５１に加えられる電圧と、上下面の第２の励振電極２９とが同電位になる。
さらに、上面の第２の励振電極２９は支持枠２８の側面の電極膜を介して接続電極３８に接続され、さらに基部１８の第２の電極膜に接続され、一方の（図１の左側の）振動腕１１の側面電極１９と、もう一方の（図１の右側の）振動腕１１の溝電極に接続される。
また、角部３２の輪郭を所定の辺や曲線を有するマスクパターンを使って外形を形成する。このようにすれば、水晶材料を異方性エッチングした場合における側面の角度によって断面のテーパを制御できる。その結果、上下面の断線不良が少ない冗長構造を実現することができる。
さらに、角部３２だけでなく、支持枠２８の内外側面や基部１８の側面の電極膜を介して上下面を、適宜接続して、上下面の断線不良が少ない冗長構造を実現している。
【００２５】
ここで、第１の切込み部２４がない構成の場合、基部１８の第１の電極膜３５と支持枠２８の第２の励振電極２９とが基部１８および支持枠２８の内側側面でショートすることがあった。これは、水晶の断面テーパ−が垂直に近いと、露光するプロセスにおいて十分にレジストが感光しないため、側面電極が残っていることが原因であった。
そこで、本実施形態は、第１の切込み部２４を設けた。第１の切込み部２４はエッチング液の循環が悪いため、水晶の外形エッチングにおいて、垂直方向のエッチングレートを低くすることができる。その結果、エッチング残りが多い、すなわちヒレが長い断面を形成することができる。断面のヒレが長いとヒレに形成されるレジストを確実に露光でき、側面電極膜残りによるショート不良を抑制することができる。
【００２６】
また、第２の切込み部２６がない構成の場合、基部１８の第１の励振電極３１と支持枠２８の第２の励振電極２９とが支持枠２８の＋Ｘ軸側の外側側面でショートすることがあった。これも、水晶の断面テーパ−が垂直に近く、十分にレジストが感光しないため、側面電極が残っていることが原因であった。
そこで、本実施形態は、第２の切込み部２６を設けた。第２の切込み部２６は第１の切込み部２４と同様にヒレが長い断面を形成することができ、その結果、側面電極膜残りによるショート不良を抑制することができる。
【００２７】
また、同様に第２の切込み部２５は、第１の励振電極３１と第２の励振電極２９とが支持枠２８の−Ｘ軸側の外側側面でショートすることを抑制する。
第１の切込み部２３は、第１の切込み部２４、第２の切込み部２５、２６と同様に励振電極間のショート不良抑制に用いることもできるが、図１および図２のハッチングで示したとおり、第１の切込み部２３の周囲は第２の励振電極と同電位である。すなわち、ショート不良抑制の必要がない。本実施形態では、第１の切込み部２３は、第１の切込み部２４との左右バランスをとるためのバランサ−として働いている。
【００２８】
また、左右のパターンを入れ替え、第１の切込み部２３をショート不良抑制に用い、第１の切込み部２４をバランサ−とすることもできるが、ショート不良抑制の効果が小さい。図８のステップＳ１９におけるＢ−Ｂ’断面図は図１のＢ−Ｂ’断面を示しているが、左側（−Ｘ軸側）の断面のほうが右側（＋Ｘ軸側）の断面よりも垂直に近くヒレが短い。その結果、レジストが十分に露光されず膜残りを生じる場合がある。
【００２９】
（パッケージ構造）
図４は、実施形態にかかる音叉型振動片１０が格納された音叉型振動子６０を示す上面図であり、図５はその音叉型振動子６０を示す側面図であり、図６はその音叉型振動子６０を示す正面図である。
セラミックスからなるベース５５の上面に、マウント電極５１が形成される。マウント電極５１には、導電性接着剤５０が塗布され、音叉型振動片１０の第１の励振電極３１と、第２の励振電極２９が導電性接着剤５０に電気的機械的に接続される。
マウント電極５１は、ベース５５の側面を介してベース下面に露出され、図示しない発振回路に接続される。ベース５５には、さらに、封止孔５６が形成される。
また、ベース５５には、封止孔の内径には図示しないメタライズ加工が施され、後述する封止材５７との密着性を高めている。
ベース５５には、封止孔５６の一部を塞ぐように音叉型振動片１０を収納するパッケージフレーム５２が積層される。
【００３０】
さらに、パッケージフレーム５２の上面開口を塞ぐように蓋体５８が封止される。蓋体の封止は金属ロウ材で封止でもよく、シーム封止でも良い。また、封止性を確保するため、パッケージフレーム５２と蓋体５８との間に中間層を設けても良い。
蓋体５８とパッケージフレーム５２とが封止された後、音叉型振動子６０の上下を逆さにして、封止材５７（例えば、ＡｕＧｅ合金からなる金属ボール）を封止孔５６に入れて真空で加熱することで封止孔５６が封止され、音叉型振動片１０は真空収納される。
なお、封止孔５６を使わずに、蓋封止工程を真空で行った場合に比べると、ＣＩ値が低い振動子を提供することが分かっている。これは、蓋封止工程においてガスが発生し、パッケージ内部の真空度が低下するからであると考えられている。
【００３１】
（音叉型振動片の製造プロセス）
図７は、実施形態にかかる音叉型振動片１０の工程フローを示す図である。Ｚ軸を法線として切断されたウェハを洗浄し（ステップＳ１）、Ｃｒ、Ａｕの順でスパッタする（ステップＳ２）。次にレジストを塗布し（ステップＳ３）、外形パターンで露光（ステップＳ４）・現像（ステップＳ５）を行い、ステップＳ２で膜形成したＡｕとＣｒをエッチングする（ステップＳ６）。次にステップＳ３で塗布したレジストを剥離し（ステップＳ７）、再度、レジストを塗布する（ステップＳ８）。ステップＳ８で塗布されたレジストで溝をエッチングするパターンで露光（ステップＳ９）・現像（ステップＳ１０）を行う。次に、ステップＳ６でエッチングされたＡｕ、Ｃｒをマスクとして水晶の外形をエッチング（ステップＳ１１）する。次にステップＳ９の溝露光で形成されたレジストパターンでＡｕＣｒをエッチングし（ステップＳ１２）、続いて、水晶の溝形状をエッチングし（ステップＳ１３）、洗浄を行う（ステップＳ１４）。次に、電極となるＡｕとＣｕをスパッタし（ステップＳ１５）、レジストを塗布する（ステップＳ１６）。次にレジストを塗布（ステップＳ１６）した後、電極を形成するパターンで露光（ステップＳ１７）・現像（ステップＳ１８）を行い、ＡｕＣｒをエッチングして電極形状にする（ステップＳ１９）。次にステップＳ１６で塗布したレジストを剥離し（ステップＳ２０）、錘付け（ステップＳ２１）・周波数調整（ステップＳ２２）を行って所望の周波数に調整する。
【００３２】
図８は、図７が示した工程において、音叉振動片がどのような断面形状に形成されるかを模式的に示した断面図である。ここで、８２は水晶、８３はＣｒ、８４はＡｕ、８５はレジスト、８６はマスクパターンを示している。図８のステップＳ１４〜ステップＳ１９は、図７のステップＳ１４〜ステップＳ１９の工程後に対応する。図８のＡ−Ａ’は、図１における音叉振動片１０の振動腕１１の又部２７をＹ軸方向に切ったときのＡ−Ａ’断面に対応する。図８のＢ−Ｂ’は、図１の第１の切込み部２３、２４間のＢ−Ｂ’断面に対応する。図８のＣ−Ｃ’は、図１の基部１８のＣ−Ｃ’断面に対応する。
図８のＤ−Ｄ’、Ｅ−Ｅ’は、それぞれ、図１の支持腕のＤ−Ｄ’断面、Ｅ−Ｅ’断面に対応する。基部１８の切込みが無い領域のＣ−Ｃ’断面は、左側（−Ｘ軸側）の断面が垂直に近い。また、側面近傍はマスクされており、側面に形成された電極が、第１の励振電極３１の上下面間と、第２の励振電極２９の上下面間を接続している。
【００３３】
一方、図８のＢ−Ｂ’断面は、右側（＋Ｘ軸側）の側面に長いヒレが形成されている。また、このヒレは露光されるマスクパターンを用いる。この結果、このヒレに塗布されたレジストを確実に感光させることができるため、第１の電極膜３５と第２の励振電極２９との上下面のショートを抑制することができる。Ｄ−Ｄ’断面およびＥ−Ｅ’断面もヒレを利用して第１の電極膜３５（第１の励振電極３１）と第２の電極膜３６（第２の励振電極２９）間のショートを抑制している。
なお、Ｂ−Ｂ’断面、Ｃ−Ｃ’断面、Ｄ−Ｄ’断面、Ｅ−Ｅ’断面の各左側（−Ｘ軸側）の側面は右側（＋Ｘ軸側）の側面や振動腕１１の又部２７よりも断面が垂直に近いことが分かる。したがって、−Ｘ軸側においてショート不良を抑制する場合は、振動腕１１同士の間隔よりも切込み幅を狭めることが望ましい。
【００３４】
以上、本実施形態の音叉型振動片１０によれば、基部１８の第１の切込み部２３、２４によって、支持枠２８や基部１８の側面に残る電極膜が第１の励振電極３１と、第２の励振電極２９とがショートすることを防止することができる。また、第１の切込み部２３、２４の形成は、音叉型振動片１０の外形を形成する工程で形成できるため、工程数を増やすことなく、支持枠２８や基部１８の側面に残る電極膜が第１の励振電極３１と第２の励振電極２９とのショートを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施形態にかかる音叉型振動片を示す上面図。
【図２】実施形態にかかる音叉型振動片を示す下面図。
【図３】実施形態にかかる音叉型振動片の振動腕の溝が形成された領域の断面図。
【図４】実施形態にかかる音叉型振動片が格納された音叉型振動子を示す上面図。
【図５】実施形態にかかる音叉型振動片が格納された音叉型振動子を示す側面図。
【図６】実施形態にかかる音叉型振動片が格納された音叉型振動子を示す正面図。
【図７】実施形態にかかる音叉型振動片の工程フローを示す図。
【図８】実施形態にかかる音叉型振動片の各工程における音叉振動片の断面形状を模式的に示した説明図。
【図９】従来の音叉型振動子を示す上面図。
【図１０】従来の音叉型振動子を示す側面図。
【符号の説明】
【００３６】
１０…音叉型振動片、１１…振動腕、１２…錘部、１３…溝電極、１４，１５…溝、１６…タイバー、１７…溝の縮幅部、１８…基部、２１，２２…基部の縮幅部、２３，２４…第１の切込み部、２５，２６…第２の切込み部、２８…支持枠、２７…又部、２９…第２の励振電極、３０…支持短辺部、３１…第１の励振電極、３２…角部、３５…電極膜、３７…環状接続部、３８…接続電極、５０…導電性接着剤、５１…マウント電極、５２…パッケージフレーム、５５…ベース、５６…封止孔、５７…封止材、５８…蓋体、６０…音叉型振動子、７１…上下面、７２…第１の側面、７３…第２の側面、７５…第１の内面、７６…第２の内面、７７…第１の側面電極膜、７９…第２の側面電極膜、８０…第１の内面電極膜、８１…第２の内面電極膜、８３…第１の電極膜、８４…第２の電極膜。
【図１】
2008301022.tif 000003
【図２】
2008301022.tif 000004
【図３】
2008301022.tif 000005
【図４】
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【図５】
2008301022.tif 000007
【図６】
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【図７】
2008301022.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2008301022.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成20年2月19日(2008.2.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、前記基部から第１の方向に延びる第１および第２の振動腕と、前記第１および第２の振動腕を挟み、かつ、前記基部に接続された支持枠と、を有する音叉型振動片であって、
前記支持枠の前記基部との接続部に近い領域において、導電性接着剤を介してマウント電極に接続される第１の励振電極が形成され、
前記支持枠の前記第１および第２の振動腕を挟む領域および、前記第１および第２の振動腕よりも前記第１の方向に位置する領域、の少なくとも一方の領域において、前記導電性接着剤を介してマウント電極に接続される第２の励振電極が形成され、
前記支持枠の外側には、支持枠の切込み部が形成されていることを特徴とする音叉型振動片。
【請求項２】
請求項１に記載の音叉型振動片において、
前記第１および第２の励振電極は、それぞれ、前記支持枠の表面および裏面の電極膜と、前記表面および前記裏面の電極膜を接続する前記支持枠の側面の電極膜とを有し、前記支持枠の前記側面の電極膜は、前記支持枠の切込み部において切断されていることを特徴とする音叉型振動片。
【請求項３】
請求項１または２に記載の音叉型振動片において、
前記基部の幅方向の両側には、基部の切込み部が形成され、
前記第１および第２の励振電極は、それぞれ、前記基部の表面および裏面の電極膜を介して、前記振動腕まで延長され、
前記基部の前記表面および前記裏面の電極膜は、前記基部の側面の電極膜を介して接続され、前記基部の前記側面の電極膜は、前記基部の切込み部において切断されていることを特徴とする音叉型振動片。
【請求項４】
請求項３に記載の音叉型振動片において、
前記基部の切込み部は、異方性エッチングによるヒレが形成されていることを特徴とする音叉型振動片。
【請求項５】
請求項４に記載の音叉型振動片において、
該音叉型振動片の基板は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の結晶軸を有する水晶から形成され、
前記第１の方向は、前記結晶軸のうち、Ｙ軸方向に最も近い方向であり、
前記幅方向は、前記結晶軸のうち、±Ｘ軸方向に最も近い方向であり、−Ｘ軸側の前記ヒレより、＋Ｘ軸側のヒレのほうが長いことを特徴とする音叉型振動片。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の音叉型振動片において、
前記第１および第２の振動腕間の間隔は、前記基部の切込み部の幅よりも長いことを特徴とする音叉型振動片。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の音叉型振動片において、
前記第１および第２の振動腕はそれぞれ、溝と、該溝に形成された溝電極と、側面電極と、が形成され、
前記第１の振動腕の溝電極と前記第２の振動腕の側面電極とが第１の電圧で、かつ、前記第１の振動腕の側面電極と前記第２の振動腕の溝電極とが第２の電圧となり、前記第１の電圧と前記第２の電圧は、交番電圧が印加されることを特徴とする音叉型振動片。
【請求項８】
基部と、前記基部から第１の方向に延びる第１および第２の振動腕と、前記第１および第２の振動腕を挟み、かつ、前記基部に接続された支持枠と、を有する音叉型振動片であって、前記支持枠の前記基部との接続部に近い領域において、導電性接着剤を介してマウント電極に接続される第１の励振電極が形成され、前記支持枠の前記第１および第２の振動腕を挟む領域、および、前記第１および第２の振動腕よりも前記第１の方向に位置する領域、の少なくとも一方の領域において、前記導電性接着剤を介してマウント電極に接続される第２の励振電極が形成され、前記支持枠の外側には、支持枠の切込み部が形成されている音叉型振動片と、
前記マウント電極が形成され、かつ、封止孔を有するベースと、
前記封止孔の一部を塞ぎ、前記ベースに積層されるパッケージフレームと、
前記封止孔を封止する封止材と、
前記パッケージフレームを封止する蓋体と、を有することを特徴とする音叉型振動子。
【請求項９】
請求項８に記載の音叉型振動子において、
前記第１および第２の励振電極は、それぞれ、前記支持枠の表面および裏面の電極膜と、前記表面および前記裏面の電極膜を接続する前記支持枠の側面の電極膜とを有し、前記支持枠の前記側面の電極膜は、前記支持枠の切込み部において切断されていることを特徴とする音叉型振動子。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の音叉型振動子において、
前記基部の幅方向の両側には、基部の切込み部が形成され、
前記第１および第２の励振電極は、それぞれ、前記基部の表面および裏面の電極膜を介して、前記振動腕まで延長され、
前記基部の前記表面および前記裏面の電極膜は、前記基部の側面の電極膜を介して接続され、前記基部の前記側面の電極膜は、前記基部の切込み部において切断されていることを特徴とする音叉型振動子。
【請求項１１】
請求項１０に記載の音叉型振動子において、
前記基部の切込み部は、異方性エッチングによるヒレが形成されていることを特徴とする音叉型振動子。
【請求項１２】
請求項１１に記載の音叉型振動子において、
該音叉型振動子の基板は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の結晶軸を有する水晶から形成され、
前記第１の方向は、前記結晶軸のうち、Ｙ軸方向に最も近い方向であり、
前記幅方向は、前記結晶軸のうち、±Ｘ軸方向に最も近い方向であり、−Ｘ軸側の前記ヒレより、＋Ｘ軸側のヒレのほうが長いことを特徴とする音叉型振動子。
【請求項１３】
請求項８に記載の音叉型振動子において、
前記第１および第２の振動腕間の間隔は、前記基部の切込み部の幅よりも長いことを特徴とする音叉型振動子。
【請求項１４】
請求項８乃至１３のいずれか一項に記載の音叉型振動子において、
前記第１および第２の振動腕はそれぞれ、溝と、該溝に形成された溝電極と、側面電極と、が形成され、
前記第１の振動腕の溝電極と前記第２の振動腕の側面電極とが第１の電圧で、かつ、前記第１の振動腕の側面電極と前記第２の振動腕の溝電極とが第２の電圧となり、前記第１の電圧と前記第２の電圧は、交番電圧が印加されることを特徴とする音叉型振動片。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
［適用例１］本適用例にかかる音叉型振動片は、基部と、前記基部から第１の方向に延びる第１および第２の振動腕と、前記第１および第２の振動腕を挟み、かつ、前記基部に接続された支持枠と、を有する音叉型振動片であって、前記支持枠の前記基部との接続部に近い領域において、導電性接着剤を介してマウント電極に接続される第１の励振電極が形成され、前記支持枠の前記第１および第２の振動腕を挟む領域、および、前記第１および第２の振動腕よりも前記第１の方向に位置する領域、の少なくとも一方の領域において、前記導電性接着剤を介してマウント電極に接続される第２の励振電極が形成され、前記支持枠の外側には、支持枠の切込み部が形成されていることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
このような構成によれば、基部の切込み部によって、支持枠や基部の側面に残る電極膜が第１の励振電極と、第２の励振電極とがショートすることを防止することができる。また、支持枠の切込み部の形成は、音叉型振動片の外形を形成する工程で形成できるため、工程数を増やすことなく、支持枠や基部の側面に残る電極膜が第１の励振電極と第２の励振電極とのショートを防止することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
［適用例２］上記適用例にかかる音叉型振動片において、前記第１および第２の励振電極は、それぞれ、前記支持枠の表面および裏面の電極膜と、前記表面および前記裏面の電極膜を接続する前記支持枠の側面の電極膜とを有し、前記支持枠の前記側面の電極膜は、前記支持枠の切込み部において切断されていることを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
［適用例３］上記適用例にかかる音叉型振動片において、前記基部の幅方向の両側には、基部の切込み部が形成され、前記第１および第２の励振電極は、それぞれ、前記基部の表面および裏面の電極膜を介して、前記振動腕まで延長され、前記基部の前記表面および前記裏面の電極膜は、前記基部の側面の電極膜を介して接続され、前記基部の前記側面の電極膜は、前記基部の切込み部において切断されていることが望ましい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
［適用例６］上記適用例にかかる音叉型振動片において、前記第１および第２の振動腕間の間隔は、前記基部の切込み部の幅よりも長いことが望ましい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
［適用例８］本適用例にかかる音叉型振動子は、基部と、前記基部から第１の方向に延びる第１および第２の振動腕と、前記第１および第２の振動腕を挟み、かつ、前記基部に接続された支持枠と、を有する音叉型振動片であって、前記支持枠の前記基部との接続部に近い領域において、導電性接着剤を介してマウント電極に接続される第１の励振電極が形成され、前記支持枠の前記第１および第２の振動腕を挟む領域、および、前記第１および第２の振動腕よりも前記第１の方向に位置する領域、の少なくとも一方の領域において、前記導電性接着剤を介してマウント電極に接続される第２の励振電極が形成され、前記支持枠の外側には、支持枠の切込み部が形成されている音叉型振動片と、前記マウント電極が形成され、かつ、封止孔を有するベースと、前記封止孔の一部を塞ぎ、前記ベースに積層されるパッケージフレームと、前記封止孔を封止する封止材と、前記パッケージフレームを封止する蓋体と、を有することを特徴とする。