(57)【要約】【目的】耐衝撃及び振動特性を良好として製造を容易にした水晶振動子及びその製造方法を提供する。【構成】水晶片の主面に凹部を設け、前記凹部の外周脚部よりも厚みの小さい振動領域を有する水晶振動子において、前記外周脚部の根元部に段差を設けた構成とする。また、水晶片の主面に凹部を設け、前記凹部の外周脚部よりも厚みの小さい振動領域を有する水晶振動子の製造方法において、水晶ウェハの凹部底面の中央部領域を露出してエッチングした製造とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶片の主面に凹部を設け、前記凹部の外周脚部よりも厚みの小さい振動領域を有する水晶振動子において、前記外周脚部の根元部に段差を設けたことを特徴とする水晶振動子。
【請求項２】
水晶片の主面に凹部を設け、前記凹部の外周脚部よりも厚みの小さい振動領域を有する水晶振動子の製造方法において、水晶ウェハの凹部底面の中央部領域を露出してエッチングしたことを特徴とする水晶振動子の製造方法。
【請求項３】
前記水晶ウェハは貫通孔を有する第１水晶ウェハと平板状の第２水晶ウェハとを直接接合してなる水晶振動子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水晶片の主面に凹部を設けた水晶振動子を産業上の技術分野とし、特に強度を高めた高周波用の水晶振動子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（発明の背景）水晶振動子は周波数制御素子として、特に発振器及びフィルタに使用される。近年では、光通信によるデジタル化に伴い、高周波数のものが開発されている。このようなものの一つに、水晶片の一主面に凹部を形成した所謂逆メサ型の水晶振動子がある。
【０００３】
（従来技術の一例）第３図は一従来例を説明する水晶振動子の図で、同図（ａ）は水晶片の断面図、同図（ｂ）は平面図である。
水晶振動子はＡＴカットした水晶片１の一主面に凹部を有し、凹部の外周脚部２よりも厚みの小さい振動領域３を中央部分に設けてなる。振動領域３の両主面には励振電極４を形成し、例えば両端部に引出電極５を延出する。そして、図示しない保持機構によって水晶片１の両端部を保持し、密閉封入してなる。
【０００４】
このようなものでは、水晶ウェハをエッチングによって一体的に加工して励振電極４及び引出電極５を形成し、これを切断して多数の水晶片１を得る。ここでは、先ず、第４図に示したように、凹部及び外周脚部２を形成する複数の貫通孔６を有する第１水晶ウェハ７と、振動領域３を形成する平板状の第２水晶ウェハ８とを直接接合によって貼り合わせる「同図（ａ）」。そして、複数の凹部を有する合成水晶ウェハ９を得る「同図（ｂ）」。
【０００５】
第１と第２の水晶ウェハ７、８はいずれも鏡面研磨され、平面度が極めて高い。直接接合は例えばシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）とする。なお、水晶の結晶軸（ＸＹＺ）とエッチング速度との関係から、ＡＴカットの場合にはＺ′軸方向の一端側が傾斜面となり、他端側が概ね直角面となる。
【０００６】
次に、外周脚部２となる表面に図示しない一層目をＣｒ、二層目をＡｕとした図示しないマスクを設け、合成水晶ウェハ９の両主面からエッチングする。エッチング液は例えばフッ酸とする。これにより、振動領域３の振動周波数を目標周波数例えば６００ＭＨｚとすると、励振電極４の質量を見込んで約１．８μｍに加工する。
【０００７】
次に、合成水晶ウェハ９の両主面にエッチングによって励振電極４及び引出電極５を形成する「同図（ｃ）」。そして、合成水晶ウェハ９を補助板１０に仮接着して固定する「同図（ｄ）」。そして、矢印で示す各凹部間となる外周脚部の中央をブレードソウによって切断し、各水晶片１に分割する。最後に、分割された各水晶片１を補助板１０からピックアップ治具によって引き剥がす。このような方法であれば、特に第２水晶ウェハ８のエッチング量が少なくて済むので、平面度を高く維持できて振動特性等を有利にする。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の水晶振動子では、振動周波数が高くなるほど、振動領域３と外周脚部２との厚み差が大きくなる。振動周波数を６００ＭＨｚに設定すると振動領域３の厚みは前述のように１．８μになる。これに対して、外周脚部２の厚みは強度の点から振動領域３の厚みには関係なく約１７０μｍの厚みを必要とする。この場合には１６８．２μｍの厚み差になり、振動領域３は外周脚部２に対して約１／１００の厚みになる。
【０００９】
このため、例えば各水晶片１を補助板１０から引き剥がす際、外周脚部２の根元部に応力が集中して破損を引き起こす。特に、直角面に集中して破損を引き起こす。これは、水晶振動子としての製品化後の例えば落下衝撃時にも破損等を生じて、耐衝撃性に欠ける問題があった。また、水晶片１は格子欠陥に基づいたエッチピットを有し、特にこれが根元部に存在する部分には応力が集中して製造工程中にピンホール（貫通孔）が発生する。
【００１０】
さらには、外周脚部２を保持した際、応力の集中によって振動領域３が歪み、振動特性特にクリスタルインピーダンス（ＣＩ）を悪化させる。そして、厚み差が大きくなると、ウェット式のエッチングでは円形の振動領域３を形成することが困難な問題もあった。これらは、特に振動領域３の厚みが３００ＭＨｚ以上即ち電極の厚みを見込んで約５μｍになると顕著になる。なお、円形の場合の方が矩形に比較して例えばスプリアス特性が良好となる。
【００１１】
（発明の目的）本発明は、耐衝撃及び振動特性を良好として製造を容易にした水晶振動子及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段、請求項１及び２】
本発明は、水晶片の主面に設けた凹部における外周脚部の根元部に段差を設けたことを基本的な解決手段とする。これにより、外周脚部の根元部にて応力が分散して緩衝され、強度を高める。したがって、根元部での破損を防止して耐衝撃性を良好にする。また、振動領域での応力及び歪み発生が抑止されて、振動特性を良好にする。そして、破損がないので製造を容易にする。
【００１３】
また、この具体的製造方法として、水晶ウェハの凹部底面の中央部領域を露出してエッチングしたので、外周脚部の根元部に段差を有する水晶片を容易に得られる。以下、本発明の一実施例を製造方法とともに説明する。
【００１４】
【実施例、請求項１、２及び３】
第１図は本発明の一実施例を説明する水晶振動子の図で、特に水晶片の断面図である。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。
水晶振動子は前述同様に水晶片１の一主面に凹部を設けた、外周脚部２と中央部に設けた厚みの小さい振動領域３からなる。そして、外周脚部２の根元部に段差を設けてなる。振動領域３には励振電極４を両端外周部には引出電極５を延出する。
【００１５】
このようなものでは、前述のように貫通孔６を有する第１水晶ウェハ７と平板状の第２水晶ウェハ８を直接接合によって貼り合わせる「前第４図（ａｂ）」。次に、第２図（（ａ）の囲み点線部）に示したように、合成水晶ウェハ９の表面（第１水晶ウェハ７側）に一層目をＣｒ、二層目をＡｕとしたマスク１１としての金属膜を設け、さらにレジスト液１２を塗布する。そして、露光して現像し、露出した金属膜をエッチングする。これにより、貫通孔６内における第２水晶ウェハ８の表面中央領域のみを露出し、表面外周を含むそれ以外の表面はマスク１１で覆う「第２図（ｂ）」。要するに、合成水晶ウェハ９の凹部底面の中央領域のみを露出する。
【００１６】
次に、レジスト液を除去して、マスク１１を有する合成水晶ウェハ９をフッ酸液に投入して両主面側から時間制御によってエッチングする。この場合、規定時間後に合成水晶ウェハ９をエッチング液から取り出し、振動領域３の両主面に検出電極を当接して、振動周波数を測定する。そして、振動周波数が目標周波数となる厚みの範疇になればエッチングを終了する。ここでも、目標周波数は励振電極４の厚みを見込んだ厚みにする「第２図（ｃ）」。
【００１７】
次に、合成水晶ウェハ９の両主面に図示しない金属膜（Ｃｒ・Ａｕ）を設けてレジスト液を塗布して露光・現像する。そして、露出した不要な金属膜をエッチングによって除去して、前述した励振電極４及び引出電極５を形成する。最後に、合成水晶ウェハ９を補助板１０に仮接着して、個々の水晶片１に分割する「前第４図（ｄ）参照」。
【００１８】
このような構成であれば、水晶片１の脚部外周の根元部には段差を有する。この例では励振電極４を除く振動領域３の厚みは６００ＭＨｚ帯の１．８μｍとして、段差部の厚みを２０μｍとする。したがって、補助板１０から個々の水晶片１を引き剥がす際、段差部が緩衝体になって、脚部外周に加わる外力によって発生する振動領域３の応力及び歪みが軽減される。
【００１９】
これにより、水晶片１の破損を防止し、耐衝撃性を良好にする。そして、製造を容易にする。また、水晶片１の外周部を保持した際の振動領域３に生ずる応力も減じられるので、特にＣＩを小さい値にして振動特性を良好にする。
【００２０】
【他の事項】
上記実施例では、凹部は水晶片１の一主面側にのみ設けたが、両主面側から設けたとしても基本的に適用できる。また、凹部を有する水晶片１は直接接合による合成水晶ウェハ９から形成したが、一体の水晶ウェハから形成することもできる。また、合成水晶ウェハ９の凹部面（一主面）及び他主面からエッチングしたが、加工量が少ない場合は一主面側からのみでもよい。
【００２１】
また、引出電極５を両端部に延出したが、一端部両側さらにはいずれでもよい。また、一対の励振電極４を形成した水晶振動子として説明したが、入出力電極を有するフィルタ素子であったとしても適用でき、本発明はこれらを排除するものではない。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は、水晶片の主面に設けた凹部における外周脚部の根元部に段差を設けたので、耐衝撃及び振動特性を良好として製造を容易にした水晶振動子を提供できる。また、水晶ウェハの凹部底面の中央部領域を露出してエッチングしたので、外周脚部の根元部に段差を有する水晶片を容易に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を説明する水晶片の断面図である。
【図２】本発明の一実施例の製造方法を説明する図で、同図（ａｂｃｄ）はそれぞれ水晶ウェハの断面図である。
【図３】従来例を説明する水晶片の図である。
【図４】従来例の製造方法を説明する図で、同図（ａｂｃｄ）はそれぞれ水晶ウェハの断面図である。
【符号の説明】
１　水晶片、２　外周脚部、３　振動領域、４　励振電極、５引出電極、６　貫通孔、７　第１水晶ウェハ、８　第２水晶ウェハ、９　合成水晶ウェハ、１０補助板、１１　マスク、１２　レジスト液．
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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