(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電材料からなる圧電板にフォトリソグラフィ技術を用いて、平行に配された一対の振動腕部と、前記一対の振動腕部の基端側を一体的に固定する基部と、前記一対の振動腕部の両主面に前記振動腕部の長手方向に沿ってそれぞれ形成された溝部と、前記一対の振動腕部の外表面上に形成され、前記一対の振動腕部を振動させる励振電極とを有する圧電振動片を製造する方法であって、
前記励振電極を形成する電極形成工程は、
前記一対の振動腕部の外表面全体に導電性膜を被膜させる被膜工程と、
前記導電性膜上にポジ型の感光性材料からなる感光膜を塗布する塗布工程と、
予めパターニングされた開口部を有するマスクを、前記主面と前記振動腕部の側面とで形成される２箇所の第１のエッジ、及び前記主面と前記溝部の側面とで形成される２箇所の第２のエッジのうち、１箇所の前記第１のエッジ上、及び、前記１箇所の第１のエッジから前記溝部を間に挟んだ位置関係にある１箇所の前記第２のエッジ上にそれぞれ前記開口部が位置するように配置すると共に、前記開口部を通して前記振動腕部の長手方向に直交する面上に沿いながら、前記溝部の底面又は外方の少なくともいずれかに向けて平行光を斜めに照射して前記感光膜を露光する露光工程と、
前記感光膜を現像して露光領域を除去する現像工程と、
残った前記感光膜をマスクとして前記導電性膜をエッチング加工し、前記励振電極を形成するエッチング工程と、
を有することを特徴とする圧電振動片の製造方法。
【請求項２】
前記露光工程の際に、前記開口部を通して前記感光膜を２箇所同時に露光することを特徴とする請求項１に記載の圧電振動片の製造方法。
【請求項３】
前記露光工程で前記溝部の底面に向けて前記平行光を照射する際に、前記溝部の底面上に形成された前記感光膜の平面領域又は最深部が照射されるように、前記平行光の入射角度及び前記開口部の位置を調整することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧電振動片の製造方法。
【請求項４】
前記露光工程の際に、前記平行光の照射方向に対する前記一対の振動腕部の向きを相対的に変化させて、前記長手方向に直交する面に対して所定の角度が付いた状態で平行光を照射することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の圧電振動片の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の圧電振動片の製造方法により製造されたことを特徴とする圧電振動片であって、
前記溝部の底面上に形成された前記励振電極の一部が電気的に切り離されていることを特徴とする圧電振動片。
【請求項６】
平行に配された一対の振動腕部と、
前記一対の振動腕部の基端側を一体的に固定する基部と、
前記一対の振動腕部の両主面上に、前記振動腕部の長手方向に沿ってそれぞれ形成された溝部と、
前記一対の振動腕部の外表面上に形成され、前記一対の振動腕部を振動させる励振電極と、を備え、
前記励振電極は、前記一対の振動腕部のそれぞれに対して、前記主面と前記振動腕部の側面とで形成される２箇所の第１のエッジと、前記主面と前記溝部の側面とで形成される２箇所の第２のエッジとのうち、１箇所の前記第１のエッジ上と、前記第１のエッジから前記溝部を間に挟んだ位置関係にある１箇所の前記第２のエッジ上にてそれぞれ電気的に切り離されており、
さらに前記溝部の底面上に形成された前記励振電極の一部が電気的に切り離されていることを特徴とする圧電振動片。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載の圧電振動片を有することを特徴とする圧電振動子。
【請求項８】
請求項５又は請求項６に記載の圧電振動片の前記基部に一体に接続されると共に、前記圧電振動片の周囲を囲む枠状部を有する圧電振動子板と、
前記圧電振動子板を前記両主面側から挟み込むベース部材及び蓋部材と、
前記ベース部材と前記蓋部材とで囲まれ、前記圧電振動片を振動可能に収容する密閉室と、
前記ベース部材に設けられ、前記励振電極に電気的に接続された外部電極と、
を備えていることを特徴とする圧電振動子。
【請求項９】
請求項７又は請求項８に記載の圧電振動子が、発振子として集積回路に電気的に接続されていることを特徴とする発振器。
【請求項１０】
請求項７又は請求項８に記載の圧電振動子を備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項１１】
請求項７又は請求項８に記載の圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されていることを特徴とする電波時計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動片の製造方法、圧電振動片、圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や携帯情報端末機器には、時刻源や制御信号のタイミング源、リファレンス信号源等として水晶等を利用した圧電振動子が用いられている。この種の圧電振動子は、様々なものが提供されているが、その１つとして、圧電振動片が枠状部によって囲まれて形成された圧電振動子板と、該圧電振動子板を間に挟み込むように、上下に陽極接合された蓋部材及びベース部材とから構成される表面実装型の圧電振動子が知られている。
【０００３】
特に、近年では等価抵抗値がより低く抑えられた溝付きの圧電振動子が提供されている（例えば、特許文献１参照）。
この圧電振動子は、平行に延びる２つの振動腕部からなる圧電振動片と該圧電振動片の基端側を固定する枠状部とからなる圧電振動子板を備えており、２つの振動腕部の基端側上下面に、振動腕部の長手方向に沿った溝部がそれぞれ形成されている。
具体的に、図２１から図２３を参照しながら説明する。図２１は、従来の溝部を有する一対の振動腕部の断面図である。図２２は、図２１に示す振動腕部上に励振電極を形成する場合の工程図であって、マスクの開口部を通して真上から平行光を照射して、振動腕部の周囲に被膜されたフォトレジスト膜を露光している状態を示す図である。図２３は、図２１に示す振動腕部上に励振電極を形成する場合の工程図であって、図２２で露光されたフォトレジスト膜を現像した状態を示す図である。
【０００４】
図２１に示すように、２つの振動腕部１２０の基端側は、溝部１２１によってそれぞれ断面Ｈ型になるように形成されている。そして、各振動腕部１２０の表面には、極性の異なる２つの励振電極１２２、１２３が形成されており、２つの振動腕部１２０を互いに接近又は離間させるように所定の周期で振動（屈曲振動）させている。
【０００５】
特に、振動腕部１２０に溝部１２１が形成されている場合には、振動腕部１２０の側面及び溝部１２１の側面上の領域に形成された２つの励振電極１２２、１２３が対向した位置関係となるため、溝部１２１が形成されていない場合と比較して、より効率良く電界が作用し易い。そのため、上述したように、振動損失が低く等価抵抗値を極力低く抑えることができ、高効率な性能が求められる圧電振動子に好適に使用されている。
なお、溝部１２１の底面上の領域に形成された励振電極１２２（１２３）は、振動腕部１２０の側面上の領域に形成された他方の励振電極１２３（１２２）に対して対向した位置関係にならないので、電界に影響を与え難く、特性に影響を与えるほどの電極とはなっていない。
【０００６】
ここで、２つの励振電極１２２、１２３の形成工程について説明する。
まず、図２２に示すように、振動腕部１２０の表面全体に、後に励振電極１２２、１２３となるクロムやアルミニウム等の金属膜１２４を被膜させると共に、該金属膜１２４上にスプレーコート等により例えば、ポジ型のフォトレジスト膜１２５を被膜させる。次いで、所定の大きさの開口部１２６が形成されたフォトマスク１２７を、フォトレジスト膜１２５上に位置させる。この際、開口部１２６が溝部１２１を挟んだ振動腕部１２０上にそれぞれ位置するように、フォトマスク１２７を正確に位置決めする。次いで、フォトマスク１２７の上方から真直ぐ真下に向けて平行光Ｒを照射し、開口部１２６を通してフォトレジスト膜１２５を露光する。この際、フォトレジスト膜１２５は、開口部１２６が形成された領域のみ露光された状態となる。
【０００７】
次いで、フォトマスク１２７を取り除いた後、フォトレジスト膜１２５の現像を行う。これにより、フォトレジスト膜１２５はポジ型であるので、図２３に示すように、露光された領域のみが除去された状態になる。そして、このフォトレジスト膜１２５をマスクとして金属膜１２４をエッチング加工し、その後フォトレジスト膜１２５を取り除くことで、図２１に示すように極性の異なる２つの励振電極１２２、１２３を振動腕部１２０の外表面上に形成することができる。
【特許文献１】国際公開第ＷＯ００／４４０９２号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の方法では、以下の課題が残されている。
即ち、近年の電子機器等の小型化及び高効率化に対応するため、溝付き圧電振動子自体も、さらなる小型化及び高効率化が求められている。これに対応するため、図２１に示すように、溝部１２１を挟む左右の側壁それぞれの幅Ｗ１の厚みを極力薄くすることが考えられている。こうすることで、対向する２つの励振電極１２２、１２３間の距離を縮めることができると共に、電界効率を向上させることができる。よって、更なる小型化及び高効率化を図ることができ、上述したニーズに応えることができる。
【０００９】
ところが、側壁の幅Ｗ１を薄くするほど、上述した露光工程、現像工程により金属膜１２４を分割して、２つの電極１２２、１２３を電気的にそれぞれ切り離すことが困難になる問題が生じてしまう。即ち、２つの励振電極１２２、１２３を電気的に確実に切り離すため、分割電極幅Ｗ２（例えば、１０μｍ）をこれ以上狭めることができないので、側壁の幅Ｗ１を薄くしてしまうと、分割電極幅Ｗ２を形成する領域が徐々になくなるためである。そのため、側壁の幅Ｗ１が狭くなった場合には、分割電極幅Ｗ２が確実に確保されるようにフォトレジスト膜１２５を露光することが技術的に難しく、溝部１２１を挟んだ振動腕部１２０上に、電気的に確実に切り離した状態で２つの励振電極１２２、１２３を形成することができなかった。その結果、上述したニーズに応えることが難しかった。
【００１０】
本発明は、このような事情に考慮してなされたもので、その目的は、励振電極を容易且つ確実に電極分割して、より小型化及び高効率化された圧電振動片及びその製造方法、並びに圧電振動片を有する圧電振動子及び発振器、更には圧電振動子を有する電子機器及び電波時計を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明の圧電振動片の製造方法は、圧電材料からなる圧電板にフォトリソグラフィ技術を用いて、平行に配された一対の振動腕部と、前記一対の振動腕部の基端側を一体的に固定する基部と、前記一対の振動腕部の両主面に前記振動腕部の長手方向に沿ってそれぞれ形成された溝部と、前記一対の振動腕部の外表面上に形成され、前記一対の振動腕部を振動させる励振電極とを有する圧電振動片を製造する方法であって、前記励振電極を形成する電極形成工程が、前記一対の振動腕部の外表面全体に導電性膜を被膜させる被膜工程と、前記導電性膜上にポジ型の感光性材料からなる感光膜を塗布する塗布工程と、予めパターニングされた開口部を有するマスクを、前記主面と前記振動腕部の側面とで形成される２箇所の第１のエッジ、又は、前記主面と前記溝部の側面とで形成される２箇所の第２のエッジのうち少なくともいずれかのエッジ上に、前記開口部が位置するように配置すると共に、前記開口部を通して前記振動腕部の長手方向に直交する面上に沿いながら、前記溝部の底面又は外方の少なくともいずれかに向けて平行光を斜めに照射して前記感光膜を露光する露光工程と、前記感光膜を現像して露光領域を除去する現像工程と、残った前記感光膜をマスクとして前記導電性膜をエッチング加工し、前記励振電極を形成するエッチング工程と、を有することを特徴とするものである。
【００１２】
この発明に係る圧電振動片の製造方法においては、まず、圧電板にフォトリソグラフィ技術を用いて、一対の振動腕部及び基部を一体的に形成すると共に、一対の振動腕部のそれぞれに溝部を形成する形成工程を行った後、励振電極を形成する電極形成工程を行って圧電振動片を製造する。
特に、電極形成工程を行う際に、まず、一対の振動腕部の外表面全体にアルミニウム膜等の導電性膜を被膜させる被膜工程を行う。この際、溝部上にも導電性膜が被膜された状態となる。次いで、導電性膜上に、スプレーコート等によりポジ型の感光性材料からなる感光膜（例えば、フォトレジスト膜）を塗布する塗布工程を行う。
【００１３】
次いで、予め所定のパターニングがされた開口部を有するマスクを、振動腕部の主面と振動腕部の側面とで形成される２箇所の第１のエッジ、又は、振動腕部の主面と溝部の側面とで形成される２箇所の第２のエッジのうち少なくともいずれかのエッジ上に、開口部が位置するように配置する。
そして、開口部を通して振動腕部の長手方向に直交する面上に沿いながら、溝部の底面又は外方の少なくともいずれかに向けて平行光を上方から斜めに照射して感光膜を露光する露光工程を行う。
【００１４】
つまり、第１のエッジ上に開口部が位置するようにマスクを設置した場合には、開口部を通して長手方向に直交する面上に沿いながら振動腕部の外方に光が抜けるように平行光を斜めに照射する。また、第２のエッジ上に開口部が位置するようにマスクを設置した場合には、開口部を通して長手方向に直交する面上に沿いながら溝部の底面に向けて平行光を斜めに照射する。いずれの場合においても、溝部を挟む振動腕部の両主面上に形成された感光膜のうちエッジ上に位置する一部分が、開口部を通して入射してきた平行光に照射されて露光された状態になる。
【００１５】
特に、平行光を上述した方向に斜めに照射しているので、マスクの開口部がいずれのエッジ上にあったとしても、振動腕部の側面上に塗布された感光膜、若しくは、溝部の側面上に塗布された感光膜は、影に入った状態になるので平行光が照射されず露光されることがない。
なお、開口部を溝部の側面側のエッジ上、即ち、第２のエッジ上に位置させた場合には、溝部の底面上に被膜された感光膜の一部が露光された状態になる。これについては、後に説明する。
【００１６】
上記露光工程が終了した後、感光膜を現像して露光領域を除去する現像工程を行う。これにより感光膜は、平行光が照射された部分に開口が開いた状態になる。そして、残った感光膜をマスクとして、導電性膜をエッチング加工するエッチング工程を行う。これにより導電性膜は、感光膜の開口部分に接する領域が削られて物理的、電気的に分割される。その結果、振動腕部の外表面上に、励振電極をパターニングした状態で形成することができる。
【００１７】
特に、露光工程の際に、平行光を斜めに照射することで、振動腕部の側面及び溝部の側面上に塗布された感光膜を露光することなく、振動腕部の両主面上に塗布された感光膜のうちエッジ上に位置する一部分のみを露光しているので、振動腕部の側面及び溝部の側面上に励振電極を形成しつつ、溝部を間に挟んだ振動腕部の両主面上に一方の励振電極だけを他方の励振電極と電気的に切り離した状態で形成することができる。
【００１８】
ここで、従来は、溝部を挟む一対の振動腕部の上方から真下に平行光を照射していたので、振動腕部の側面又は溝部の側面上の感光膜に光が当たらないように、両主面上の略中間部分に位置する感光膜を露光せざるを得なかった。その結果、全体のサイズを小さくしたときに、分割電極幅（図２１に示すＷ２）の問題が生じていた。
これに対して本発明によれば、平行光を斜めに照射することで、振動腕部の側面及び溝部の側面上に励振電極を形成しつつ、溝部を間に挟んだ振動腕部の両主面上に、一方の励振電極だけを他方の励振電極と電気的に切り離した状態で形成できるので、全体のサイズを小さくしたとしても、従来の分割電極幅の問題がなくなり、容易且つ確実に電極分割を行うことができる。
つまり、溝部を間に挟んだ振動腕部の両主面上に、一方の励振電極だけを形成できるので、全体のサイズを小さくしたとしても、励振電極間の接触を気にする必要がなく、線幅の余裕を持っていずれかの励振電極のみを集中して形成することができる。その結果、更なる小型化及びエネルギー効率の向上による高効率化を図ることができ、信頼性を向上することができる。
【００１９】
なお、溝部の底面上に塗布された感光膜が露光されることにより、溝部の底面上の励振電極が一部分なくなったとしても問題にはならない。その理由は、振動腕部の振動に寄与する励振電極が、振動腕部の側面及び溝部の側面上にそれぞれ形成されている、互いに対向した位置関係にある極性の異なる電極であり、これにより電界を発生させるためである。同じ振動腕部における表裏の主面の溝部底面上の励振電極は、互いに同極であるため電界が発生しない。
【００２０】
また、従来は溝部を挟む一対の振動腕部の両主面上に励振電極を形成するため、高精度にマスクの開口部を所定位置に配置させる必要があったが、本発明によれば、一方の励振電極のみを形成するので、マスクを高精度に配置させる必要がない。そのため、製造が容易になると共に製造時間の短縮化を図ることができる。
【００２１】
また、本発明の圧電振動片の製造方法は、上記本発明の圧電振動片の製造方法において、前記露光工程の際に、１箇所の前記第１のエッジ上、及び、前記第１のエッジから前記溝部を間に挟んだ位置関係にある１箇所の前記第２のエッジ上にそれぞれ前記開口部が位置するように前記マスクを配置して、前記開口部を通して前記感光膜を２箇所同時に露光することを特徴とするものである。
【００２２】
また、本発明の圧電振動片は、平行に配された一対の振動腕部と、前記一対の振動腕部の基端側を一体的に固定する基部と、前記一対の振動腕部の両主面上に、前記振動腕部の長手方向に沿ってそれぞれ形成された溝部と、前記一対の振動腕部の外表面上に形成され、前記一対の振動腕部を振動させる励振電極とを備え、前記励振電極は、前記一対の振動腕部のそれぞれに対して、前記主面と前記振動腕部の側面とで形成される２箇所の第１のエッジと、前記主面と前記溝部の側面とで形成される２箇所の第２のエッジとのうち、１箇所の前記第１のエッジ上と、前記第１のエッジから前記溝部を間に挟んだ位置関係にある１箇所の前記第２のエッジ上にてそれぞれ電気的に切り離されていることを特徴とするものである。
【００２３】
この発明に係る圧電振動片の製造方法及び圧電振動片においては、露光工程の際に、１箇所の第１のエッジ上、及び、該エッジから溝部を間に挟んだ位置関係にある１箇所の第２のエッジ上にそれぞれ開口部が位置するようにマスクを配置する。そして、平行光を斜めに照射して、開口部を通して感光膜を２箇所同時に露光する。特に、溝部を間に挟んだ位置関係にある第１のエッジ及び第２のエッジ上に開口部がそれぞれ位置するようにマスクを配置するので、開口部を通過した平行光は溝部の底面及び外方に向けてそれぞれ照射される。従って、振動腕部の側面及び溝部の側面上の感光膜を露光することなく、一度の平行光の照射で同時に２箇所の露光を行うことができる。よって、製造時間を短縮することができ、製造効率を向上させることができる。
【００２４】
また、本発明の圧電振動片の製造方法は、上記本発明の圧電振動片の製造方法において、前記露光工程で前記溝部の底面に向けて前記平行光を照射する際に、溝部の底面上に形成された前記感光膜の平面領域又は最深部が照射されるように、平行光の入射角度及び前記開口部の位置を調整することを特徴とするものである。
【００２５】
この発明に係る圧電振動片の製造方法においては、振動腕部の主面と溝部の側面とで形成される第１のエッジ上に開口部が位置するようにマスクを配置して、溝部の底面に向けて斜めに平行光を照射した際に、底面上の感光膜の全領域を露光するのではなく、平面領域又は最深部のみが露光される。
ここで、溝部の幅と深さとの関係により溝部の底面が完全に平面ではなく、一部分が斜面状態になっている場合には、該斜面部分上に形成される励振電極は、振動腕部の側面上に形成される励振電極と僅かながら対向した位置関係になるので、振動腕部の振動に寄与し易い励振電極となる。よって、上述したように平面領域又は最深部の感光膜のみを露光することで、この振動に寄与する励振電極を極力多く残すことができる。そのため、更なる高効率化を図ることができる。
【００２６】
また、本発明の圧電振動片の製造方法は、上記本発明の圧電振動片の製造方法において、前記露光工程の際に、前記平行光の照射方向に対する前記一対の振動腕部の向きを相対的に変化させて、前記長手方向に直交する面に対して所定の角度が付いた状態で平行光を照射することを特徴とするものである。
【００２７】
この発明に係る圧電振動片の製造方法においては、露光工程の際に、平行光を長手方向に直交する面に対して所定の角度が付いた状態で照射するので、溝部を挟む振動腕部の主面上に塗布された感光膜の露光に加え、その他、露光が必要な領域を適時露光することが可能である。例えば、一対の振動腕部で挟まれた基端側の側面部分（長手方向に直交する面に平行な部分）上に形成された感光膜を露光することができる。これにより、より自在に導電性膜の分割を行ってパターニングされた励振電極を形成することができる。よって、設計の自由度を向上することができる。
【００２８】
また、本発明の圧電振動子は、上記本発明の圧電振動片を有することを特徴とするものである。
【００２９】
この発明に係る圧電振動子においては、より小型化、高効率化された圧電振動片を有しているので、同様に小型化、高効率化を図ることができ、製品自体の信頼性を向上することができる。このような圧電振動子としては、例えば、シリンダパッケージタイプの圧電振動子や箱型のセラミックパッケージタイプの圧電振動子等である。
【００３０】
また、本発明の圧電振動子は、上記本発明の圧電振動片の前記基部に一体に接続されると共に、前記圧電振動片の周囲を囲む枠状部を有する圧電振動子板と、前記圧電振動子板を前記両主面側から挟み込むベース部材及び蓋部材と、前記ベース部材と前記蓋部材とで囲まれ、前記圧電振動片を振動可能に収容する密閉室と、前記ベース部材に設けられ、前記励振電極に電気的に接続された外部電極とを備えていることを特徴とするものである。
【００３１】
この発明に係る圧電振動子においては、ベース部材と蓋部材とで圧電振動子板を挟み込んで、密閉室内に圧電振動片を密封した状態で収容した３層構造タイプの圧電振動子であり、外部電極に所定の電圧を印加することで、励振電極を介して一対の振動腕部を所定の周期で振動（屈曲振動）させることができる。特に、密閉室内を高真空状態にすることができるので、振動腕部の振動効率を向上することができる。
【００３２】
また、本発明の発振器は、上記本発明の圧電振動子が、発振子として集積回路に電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【００３３】
この発明に係る発振器においては、より小型化、高効率化された圧電振動片を有する圧電振動子が接続されているので、同様に小型化、高効率化を図ることができ、製品自体の信頼性を向上することができる。
【００３４】
また、本発明の電子機器は、上記本発明の圧電振動子を備えていることを特徴とするものである。
また、本発明の電波時計は、上記本発明の圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されていることを特徴とするものである。
【００３５】
この発明に係る電波時計及び電子機器においては、より小型化、高効率化された圧電振動子を有しているので、同様に小型化、高効率化を図ることができ、製品自体の信頼性を向上することができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明に係る圧電振動片の製造方法によれば、平行光を斜めに照射することで、振動腕部の側面及び溝部の側面上に励振電極を確実に形成しつつ、溝部を間に挟んだ振動腕部の両主面上に一方の励振電極だけを形成できるので、全体のサイズを小さくしたとしても、励振電極間の接触を気にする必要がなく、線幅の余裕を持って一方の励振電極のみを集中して形成することができる。その結果、更なる小型化及び高効率化を図ることができ、信頼性を向上することができる。
また、本発明に係る圧電振動片、圧電振動子、発振器、電波時計及び電子機器によれば、より小型化、高効率化を図ることができ、製品自体の信頼性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明に係る圧電振動片及び該圧電振動片の製造方法の一実施形態を、図１から図６を参照して説明する。
なお、本実施形態では圧電振動片として、水晶により形成された水晶振動片を例にして説明する。但し、水晶に限られるものではなく、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等の圧電材料を利用して構わない。
また、図１は、水晶振動片を上方から見た平面図である。図２は、水晶振動片を下方から見た平面図である。図３は、図１に示す切断線Ａ−Ａにおける断面図である。図４は、一対の振動腕部の基端側部分を拡大した斜視図である。
【００３８】
これら図１から図４に示すように、本実施形態の水晶振動片１は、音叉型の振動片であり、隣接した状態で互いに平行に配された一対の振動腕部２、３と、該一対の振動腕部２、３の基端側を一体的に固定する基部４と、一対の振動腕部２、３の両主面上に、該振動腕部２、３の長手方向Ｘに沿ってそれぞれ形成された溝部５とを備えている。また、一対の振動腕部２、３の外表面上に形成され、一対の振動腕部２、３を互いに接近又は離間する方向に所定の共振周波数で振動させる第１の励振電極６及び第２の励振電極７からなる励振電極８を備えている。
【００３９】
溝部５は、図１及び図２に示すように、振動腕部２、３の基端側から略中間付近まで形成されている。また、第１の励振電極６及び第２の励振電極７は、図１から図４に示すように、一対の振動腕部２、３の外表面に、それぞれ電気的に切り離された状態でパターニングされて形成されている。
具体的には、第１の励振電極６が、一方の振動腕部２の溝部５上と、他方の振動腕部３の両側面上とに主に形成され、第２の励振電極７が、一方の振動腕部２の両側面上と他方の振動腕部３の溝部５上とに主に形成されている。
特に、溝部５を間に挟んだ一対の振動腕部２、３の両主面上には、図３及び図４に示すように、第１の励振電極６又は第２の励振電極７のいずれか一方の電極６（７）のみが、他方の電極７（６）と電気的に切り離された状態でそれぞれ形成された状態になっている。これら第１の励振電極６及び第２の励振電極７については、後に詳細に説明する。
【００４０】
また、第１の励振電極６及び図２の励振電極７は、共に基部４の両主面上において、引き出し電極１０、１１を介してマウント電極１２、１３に電気的に接続されている。水晶振動片１は、このマウント電極１２、１３を介して、図示しない外部端子に電気的に接続されて電圧が印加されるようになっている。なお、上述した両励振電極６、７、引き出し電極１０、１１及びマウント電極１２、１３は、例えば、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）やチタン（Ｔｉ）等の導電性膜の被膜により形成されたものである。
【００４１】
また、一対の振動腕部２、３の先端には、図１及び図２に示すように、自身の振動状態を所定の周波数の範囲内で振動するように調整（周波数調整）を行うための重り金属膜１５が被膜されている。なお、この重り金属膜１５は、周波数を粗く調整する際に使用される粗調膜１５ａと、微小に調整する際に使用される微調膜１５ｂとに分かれている。これら粗調膜１５ａ及び微調膜１５ｂを利用して周波数調整を行うことで、一対の振動腕部２、３の周波数をデバイスの公称周波数の範囲内に収めることができる。
【００４２】
次に、上述した水晶振動片１の製造方法を、図５及び図６を参照しながら説明する。図５は、水晶振動片１の製造方法を示す一工程図であって、導電性膜２０及びフォトレジスト膜２１が被膜された一対の振動腕部２、３に対して、マスク２４の開口部２３を通して紫外線を平行光Ｒで照射している状態を示す図である。図６は、水晶振動片１の製造方法を示す一工程図であって、図５で露光されたフォトレジスト膜２１を現像により除去した状態を示す図である。
【００４３】
まず、図示しない水晶ウエハ（圧電板）にフォトリソグラフィ技術によるプロセスを行って、溝部５が形成された一対の振動腕部２、３及び基部４からなる水晶振動片１を、行列方向に連続的に複数形成する振動片形成工程を行う。次いで、水晶ウエハの両主面に、第１の励振電極６及び第２の励振電極７からなる励振電極８と、引き出し電極１０、１１と、マウント電極１２、１３とをそれぞれパターニングして形成する電極形成工程を行う。ここでは、溝部５周辺の励振電極８の形成に注目して説明する。
【００４４】
始めに、図５に示すように、一対の振動腕部２、３の外表面全体にアルミニウム等の導電性膜２０を被膜させる被膜工程を行う。この導電性膜２０は、後に所定位置が分割されて、第１の励振電極６及び第２の励振電極７になるものである。また、被膜工程を行うことで、溝部５上にも導電性膜２０が被膜された状態になる。この被膜工程後、導電性膜２０上に、スプレーコート等によりポジ型の感光性材料からなるフォトレジスト膜（感光膜）２１をさらに塗布する塗布工程を行う。
【００４５】
塗布工程後、予め所定のパターニングがされた開口部２３を有するマスク２４を、一対の振動腕部２、３の主面と一対の振動腕部２、３の側面とで形成される２ヶ所の第１のエッジＥ１、又は、振動腕部２、３の主面と溝部５の側面とで形成される２箇所の第２のエッジＥ２のうち、少なくともいずれかのエッジ上に、開口部２３が位置するように配置する。
本実施形態では、一つの振動腕部２、３に対して２つの開口部２３を有するマスク２４を使用し、各開口部２３が、１箇所の第１のエッジＥ１上、及び、該エッジＥ１から溝部５を間に挟んだ位置関係にある１箇所の第２のエッジＥ２上にそれぞれ位置するようにマスク２４を配置させる。
【００４６】
次いで、マスク２４の配置後、開口部２３を通して振動腕部２、３の長手方向Ｘに直交する面Ｓ（図４に示す）上に沿いながら、溝部５の底面及び外方に向けて平行光Ｒを上方から斜めに照射して、フォトレジスト膜２１を露光する露光工程を行う。
これにより、溝部５を挟む振動腕部２、３の主面上に形成されたフォトレジスト膜２１のうち、上述したエッジＥ１、Ｅ２上に位置する一部分が、マスク２４の開口部２３を通して入射してきた平行光Ｒに照射されて露光された状態になる。特に、平行光Ｒを上記方向に向けて斜めに照射しているので、振動腕部２、３の側面上に塗布されたフォトレジスト膜２１及び溝部５の側面上に塗布されたフォトレジスト膜２１は、影に入った状態になるので平行光Ｒが照射されず露光される恐れがない。
【００４７】
なお、平行光Ｒは、振動腕部２、３の主面と溝部５の側面とで形成される第２のエッジＥ２上に配置されたマスク２４の開口部２３を通して溝部５内に入り込むので、底面上に塗布されたフォトレジスト膜２１の一部分（図５に示す点線で囲んだ領域）も露光された状態となる。
【００４８】
上述した露光が終了した後、水晶ウエハの他方の主面（裏面）側についても同様に、マスク２４を用いて露光工程を繰り返す。これにより、一対の振動腕部２、３の両主面に対して、露光が完了する。
なお、溝部５周辺の励振電極８に注目して説明したが、引き出し電極１０、１１及びマウント電極１２、１３となるように、マスクを利用して露光を行う。
【００４９】
上記露光工程が終了した後、フォトレジスト膜２１を現像して露光領域を除去する現像工程を行う。これにより、図６に示すように、フォトレジスト膜２１は平行光Ｒが照射された部分に開口２１ａが開いた状態となる。そして、残ったフォトレジスト膜２１をマスクとして、導電性膜２０をエッチング加工するエッチング工程を行う。これにより、導電性膜２０は、フォトレジスト膜２１の開口２１ａ部分に接する領域が削られて、物理的、電気的に分割される。その結果、図３に示すように、第１の励振電極６と第２の励振電極７とを、一対の振動腕部２、３の外表面上にパターニングした状態で形成することができる。
【００５０】
その結果、図４に示すように、振動腕部２、３のそれぞれに対して、１箇所の第１のエッジＥ１上と、該エッジＥ１から溝部５を間に挟んだ位置関係にある１箇所の第２のエッジＥ２上にてそれぞれ電気的に切り離された励振電極８を有する水晶振動片１を製造することができる。
【００５１】
また、上記電極形成工程が終了した後、一対の振動腕部２、３の先端に周波数調整用の粗調膜１５ａ及び微調膜１５ｂからなる重り金属膜１５（例えば、銀や金等）を被膜させる。そして、水晶ウエハに形成された全ての振動腕部２、３に対して、共振周波数を粗く調整する粗調工程を行う。これは、重り金属膜１５の粗調膜１５ａにレーザー光を照射して、一対の振動腕部２、３の先端にかかる重量を軽減させることで、周波数を粗く調整する工程である。
このようにして、水晶ウエハ上に複数の水晶振動片１を一度に形成することができる。
【００５２】
特に、本実施形態の水晶振動片１の製造方法は、露光工程の際に平行光Ｒを斜めに照射して、振動腕部２、３の側面及び溝部５の側面上に塗布されたフォトレジスト膜２１を露光することなく、振動腕部２、３の両主面上に塗布されたフォトレジスト膜２１のうち、第１及び第２のエッジＥ１、Ｅ２上に位置する一部分のみを露光している。そのため、振動腕部２、３の側面及び溝部５の側面上にいずれかの励振電極６（７）を形成しつつ、溝部５を挟んだ振動腕部２、３の両主面上に、いずれか一方のみの励振電極６（７）だけを他方の励振電極７（６）と電気的に切り離した状態で形成することができる。
【００５３】
ここで、従来は、溝部５を挟む一対の振動腕部２、３の上方から真下に向けて平行光Ｒを照射していたので、振動腕部２、３の側面又は溝部５の側面上のフォトレジスト膜２１に光が当たらないように、両主面上の略中間部分に位置するフォトレジスト膜２１のみを露光せざるを得なかった。その結果、全体のサイズを小さくしたときに、分割電極幅（図２１に示すＷ２）の問題が生じていた。
【００５４】
これに対して本実施形態の製造方法によれば、上述したように、平行光Ｒを斜めに照射することで、振動腕部２、３の側面及び溝部５の側面上にいずれかの励振電極６（７）を形成しつつ、溝部５を間に挟んだ振動腕部２、３の両主面上に、いずれか一方の励振電極６（７）だけを他方の励振電極７（６）と電気的に切り離した状態で形成できるので、全体のサイズを小さくしたとしても、従来の分割電極幅の問題がなくなり、容易且つ確実に電極分割を行うことができる。
つまり、溝部５を間に挟んだ振動腕部２、３の両主面上に、一方の励振電極６（７）だけを形成できるので、全体のサイズを小さくしたとしても、両励振電極６、７間の接触を気にする必要がなく、線幅の余裕を持っていずれかの励振電極６（７）のみを集中して形成することができる。その結果、更なる小型化を図ることができる。また、そのため振動腕部２、３の側面と溝部５の側面とで挟まれた側壁を薄くして、励振電極６、７の間隔を狭めることができるので、電界効率を向上させることができ、高効率化を図ることができる。よって、信頼性を向上することができる。
【００５５】
なお、溝部５の底面上に塗布されたフォトレジスト膜２１が露光されることにより、溝部５の底面上の励振電極６（７）が一部分なくなったとしても、振動腕部２、３の側面及び溝部５の側面上に形成されている励振電極（互いに対向した位置関係にある励振電極）６、７が、主に振動腕部２、３の振動に寄与するので、振動特性に多大な影響を与えることはなく問題とはされない。
【００５６】
また、従来は溝部５を挟む一対の振動腕部２、３の両主面上に２つの励振電極６、７を形成するため、高精度にマスク２４の開口部２３を所定位置に配置させる必要があったが、本実施形態の製造方法によれば、一方の励振電極６（７）のみを形成するので、マスク２４を高精度に配置させる必要がない。そのため、製造が容易になると共に製造時間の短縮化を図ることができる。
【００５７】
なお、上記実施形態において、露光工程で平行光Ｒを斜めに照射する際に、溝部５の底面の状態に応じて平行光Ｒの入射角度やマスク２４の開口部２３の位置を調整すると良い。具体的には、溝部５の底面に向けて平行光Ｒを照射する際に、溝部５の底面上に形成されたフォトレジスト膜２１の平面領域又は最深部が照射されるように、平行光Ｒの入射角度を及びマスク２４の開口部２３の位置を調整すると良い。
これは、溝幅と溝深さとの関係から、溝部５の底面が必ずしも振動特性に余り影響しない平面状態になっているとは限らず、一部分斜面状態になっている場合があるためである。この斜面状態になっている上面に形成された励振電極６（７）は、振動腕部２、３の側面上に形成される励振電極６（７）と僅かながら対向した位置関係になるので、振動腕部２、３の振動に寄与し易い励振電極となる。よって、上述したように平面領域又は最深部のフォトレジスト膜２１のみを露光することで、この振動に寄与する励振電力を極力多く残すことができ、更なる高効率化を図ることができる。
【００５８】
具体的に図７から図９を参照しながら、以下に説明する。なお、図７は、溝幅に対する溝深さが比較的浅い溝部を有する振動腕部に対して、平行光の当て方を示した図である。図８は、溝幅に対する溝深さが比較的深い溝部を有する振動腕部に対して、平行光の当て方を示した図である。図９は、溝幅に対する溝深さがかなり深い溝部を有する振動腕部に対して、平行光の当て方を示した図である。
【００５９】
例えば、図７に示すように、溝幅に対する溝深さが比較的浅い場合には、溝部５の底面の平面領域５ａが大きく形成される。よって、この場合には、平面領域５ａのみが露光されるように、マスク２４の開口部２３の位置を調整すると共に、平行光Ｒの露光角度を大きく調整することが理想的である。
【００６０】
また、図８に示すように、溝幅に対する溝深さが比較的深い場合には、溝部５の底面の平面領域５ａが小さく形成される。よって、この場合には、平面領域５ａのみが露光されるように、マスク２４の開口部２３の位置を調整すると共に、平行光Ｒの露光角度を小さく調整することが理想的である。
【００６１】
更に、図９に示すように、溝幅に対する溝深さがかなり深い場合には、溝部５の底面の平面領域５ａは形成されない。よって、この場合には、最深部のみがピンポイントで露光されるように、マスク２４の開口部２３の位置を調整すると共に、平行光Ｒの露光角度を調整することが理想的である。
【００６２】
また、上記実施形態では、図３に示すように、各振動腕部２、３に対して、中心線Ｃについて上下対称となるように、第１のエッジＥ１上及び第２のエッジＥ２上で電気的に切り離された励振電極８を形成したが、この場合に限定されるものではない。具体的に、他の例を図１０を参照して説明する。図１０は、中心線Ｃについて上下非対称となるように励振電極８を形成した状態を示す図である。
この図１０に示すように、各振動腕部２、３に対して、中心線Ｃについて上下非対称となるように、一方の主面（表面）と他方の主面（裏面）とで電気的な切り離し位置を変えても構わない。いずれにしても、１箇所の第１のエッジＥ１上と、該エッジＥ１上から溝部５を間に挟んだ位置関係にある１箇所の第２のエッジＥ２上にてそれぞれ電気的に切り離すように励振電極８を形成すれば構わない。
但し、結晶構造が異方性の水晶では、エッチングによる外形形成や溝形成において、中心線Ｃについて上下略対称の断面形状となる（図７、図８、図９に示す断面図参照。）。従って、上下略対称の断面形状の水晶に上下非対称に励振電極８を形成する際には、平行光Ｒの照射方向のみならず、露光角度も上下で適宜変えることが望ましい。
【００６３】
次に、本発明に係る圧電振動子の一実施形態について、図１１から図１５を参照して説明する。なお、本実施形態では、圧電振動子の例として、上述した水晶振動片１を有する水晶振動子板（圧電振動子板）３１を、ベース部材３２及び蓋部材３３で挟んだ３層構造パッケージである表面実装型の圧電振動子３０を例にして説明する。なお、本実施形態において上記実施形態と同一の構成については、同一の符号を付しその説明を省略する。
また、図１１は、圧電振動子の外観を示す図である。図１２は、圧電振動子の断面を示す図である。図１３は、水晶振動子板、ベース部材及び蓋部材を接合する直前の状態を示す図である。図１４は、水晶振動子板を上方から見た図である。図１５は、水晶振動子板を下方から見た図である。
尚、図１４及び図１５に示した水晶振動片１は、図１に示した水晶振動片と異なり、枠状部と一体的に接続しているため、マウント電極は不要である。
【００６４】
本実施形態の圧電振動子３０は、図１１から図１５に示すように、水晶振動子板３１と、該水晶振動子板３１を両主面側から挟み込むベース部材３２及び蓋部材３３と、ベース部材３２と蓋部材３３とで囲まれ、水晶振動片１を振動可能に収容する密閉室３４と、ベース部材３２に設けられ、第１の励振電極６及び第２の励振電極７からなる励振電極８に電気的に接続された、第１の外部電極３５及び第２の外部電極３６からなる外部電極３７とを備えている。
なお、本実施形態の圧電振動子３０のサイズは、例えば、厚さ（Ｔ）１ｍｍ、幅（Ｗ）１．２ｍｍ、長さ（Ｌ）３．２ｍｍである。
【００６５】
上記水晶振動子板３１は、図１３から図１５に示すように、水晶振動片１と、該水晶振動片１の基部４を接続部４０を介して一体に支持すると共に、水晶振動片１の周囲を囲む枠状部４１とを備えている。なお、本実施形態において、第１の励振電極６に電気的に接続された引き出し電極１０は、図１４に示すように、枠状部４１の表面全体に亘って形成されていると共に、枠状部４１の一端側（基部４側）に形成された２つのスルーホール４２の内周面を介して水晶振動子板３１の他方の主面（裏面）側まで形成されている。
【００６６】
また、第２の励振電極７に電気的に接続された引き出し電極１１は、図１５に示すように、水晶振動子板３１の他方の主面（裏面）側において、枠状部４１の表面の殆どの部分に亘って形成されている。この際、引き出し電極１１は、スルーホール４２を介して他方の主面側まで形成された引き出し電極１０と、スルーホール４２の近傍で電気的に切り離された状態で区分けされている。
なお、これら両引き出し電極１０、１１は、水晶振動子板３１と、ベース部材３２及び蓋部材３３とを陽極接合する際の接合用電極としても機能するようになっている。そのため、Ａｌ（アルミニウム）が好適に使用される。
【００６７】
上記ベース部材３２には、図１３に示すように、水晶振動子板３１が接合される接合面側に、水晶振動片１が収まるサイズの矩形状の凹部４３が形成されている。この凹部４３は、略中央付近から片側に亘ってより深くなるように形成されている。また、上記蓋部材３３も同様に、水晶振動子板３１が接合される接合面側に、上記凹部４３と同じサイズの凹部４４が対向するように形成されている。これにより、ベース部材３２と蓋部材３３とで水晶振動子板３１を挟み込んだときに、図１２に示すように、両凹部４３、４４が重なって空間、即ち、上記密閉室３４が形成されるようになっている。
【００６８】
特に、両凹部４３、４４は、上述したように途中から深さが変化しているので、一対の振動腕部２、３の先端側がより広い空間内に収容されるようになっている。これにより、仮に落下時の衝撃等による外力を受けて、自由端とされている振動腕部２、３の先端側が変形して撓んだとしても、ベース部材３２及び蓋部材３３に先端が接触し難い。よって、安全性が高まり製品の信頼性が向上する。
【００６９】
また、ベース部材３２の４つの角部には、図１３に示すように、上面視１／４円弧状の切り欠き部４５が厚さ方向に亘って形成されている。そして、図１１及び図１２に示すように、この切り欠き部４５の内周面及びベース部材３２の裏面に亘って導電性膜２０が形成されて、第１の外部電極３５及び第２の外部電極３６がそれぞれ構成されるようになっている。
つまり、第１の外部電極３５は、ベース部材３２の一端側に形成された２つの切り欠き部４５の内周面を介して、ベース部材３２の他方の主面側に形成された引き出し電極１０（接合用電極も兼ねている）に電気的に接続されている。また、第２の外部電極３６は、ベース部材３２の他端側に形成された残り２つの切り欠き部４５の内周面を介して、ベース部材３２の他方の主面側に形成された引き出し電極１１（接合用電極も兼ねている）に電気的に接続されている。
【００７０】
次に、本実施形態の圧電振動子３０の製造方法を以下に説明する。なお、この説明にあたり、水晶振動片１の製造方法に関しては、上述した水晶振動片の製造方法にて説明しているので、説明を省略する。
本実施形態の圧電振動子３０の製造方法は、水晶振動子板３１となる図示しない水晶ウエハ（圧電板）と、ベース部材３２及び蓋部材３３となるソーダライムガラス等からなる図示しないベース用ウエハ及び蓋用ウエハとを、それぞれ所定の加工処理した後に陽極接合し、その後、接合した３枚のウエハをダイシングブレードによって切断して一度に複数の圧電振動子３０を製造する方法である。以下に詳細に説明する。
【００７１】
まず、水晶ランバード原石を所定の切断角度を持ってワイヤーソーで切断して、水晶ウエハの元となる基板を切り出す。次いで、切り出した基板を、ラッピング及びポリッシングの研磨加工と洗浄を行って、両面が鏡面状態に仕上がった所定の厚さの水晶ウエハを用意する。
次いで、水晶ウエハにフォトリソグラフィ技術によるプロセスを行って、水晶振動片１と、該水晶振動片１の基部４を接続部４０を介して一体に接続支持する枠状部４１とを、行列方向に連続的に複数形成する振動子形成工程を行う。また、この際枠状部４１に２つのスルーホール４２も併せて形成しておく。
【００７２】
次いで、水晶ウエハの両主面に、第１の励振電極６及び第２の励振電極７からなる励振電極８をパターニングして形成する電極形成工程を行う。この電極形成工程については、上述した通り説明を省略する。なお、励振電極８の形成と同時に、両引き出し電極１０、１１についても水晶振動子板３１の両主面にパターニングして形成する。
【００７３】
次いで、ベース用ウエハの加工を行う。まず、ソーダライムガラス等のガラス基板を所定の厚みまで研磨加工して洗浄する。そして、最表面の加工変質部分をエッチング等によって除去する。次いで、ベース用ウエハの接合面側に、密閉室３４となる凹部４３をエッチング等により形成する凹部形成工程を行う。この際、水晶ウエハに形成された複数の水晶振動片１に対向するように、行列方向に連続的に複数形成する。また、凹部４３を形成する際に、略中央付近から片側に亘って、より深くなるように加工を行う。
凹部４３の形成後、各凹部４３を所定の大きさで取り囲むように、サンドブラスト等により図示しない４つのスルーホールを形成する。これは、後にベース部材３２の切り欠き部４５となるものであり、これら４つのスルーホールに囲まれた内側部分が、枠状部４１に相当する部分となる。
【００７４】
次いで、ベース用ウエハの接合面側をダイシングテープに貼り付けて、ダイシングソーにより、圧電振動子３０の切断間隔寸法でＶ溝を入れるベベルカット工程を行う。これにより、ベース用ウエハの非接合面側には、複数の圧電振動子３０を取り囲むように格子状の溝が形成されることになる。
【００７５】
次に、蓋用ウエハの加工を行う。この蓋用ウエハについてもベース用ウエハの加工と同様に、ガラス基板の研磨加工及び洗浄を行った後、最表面の加工変質部分の除去を行う。そして、接合面側に、ベース用ウエハの凹部４３と対向するように同じ形状、サイズの凹部４４を複数形成する凹部形成工程を行う。また、蓋用ウエハもベース用ウエハと同様にベベルカット工程を行って、非接合面側に複数の圧電振動子３０を取り囲むように格子状のＶ溝を形成する。
【００７６】
上述した水晶ウエハ、ベース用ウエハ及び蓋用ウエハの加工が全て終了した後、水晶ウエハを挟み込むようにベース用ウエハと蓋用ウエハとを、正確に位置決めした状態で重ね合わせる。これにより、ベース用ウエハの凹部４３と蓋用ウエハの凹部４４とで形成される密閉室３４内に一対の振動腕部２、３からなる水晶振動片１が収容された状態となる。
【００７７】
次いで、重ね合わせた３枚のウエハを陽極接合用治具にセットして、真空雰囲気内で陽極接合により互いを接合する陽極接合工程を行う。即ち、３枚のウエハを所定の温度まで加熱した後に、電圧印加装置等によって所定の電圧を印加すると、接合用電極とベース用ウエハとの間、及び、接合用電極と蓋用ウエハとの間の界面に電気化学的な反応が生じ、両者がそれぞれ強く密着して陽極接合される。これにより、密閉室３４内が真空に気密密封された状態となる。
【００７８】
上記陽極接合が終了した後、ベース用ウエハに金属マスクを用いて、第１の外部電極３５及び第２の外部電極３６となる金属膜を、スパッタリングや蒸着等によって形成する外部電極形成工程を行う。ここで形成された第１の外部電極３５は、引き出し電極１０及びスルーホール４２を介して第１の励振電極６に電気的に接続された状態となっている。また、第２の外部電極３６は、引き出し電極１１を介して第２の励振電極７に直接電気的に接続された状態となっている。
【００７９】
次いで、ベース用ウエハの裏面をダイシングテープに貼り付けた状態で、ダイシングソーにセットする。そして、ベベルカット工程で形成した格子状の溝に沿って、ダイシングブレードでフルカットを行う切断工程を行う。このフルカットにより、スルーホールは４分割され、１／４円弧状の切り欠き部４５が形成されることになる。そして、ダイシングテープを剥すことで、複数の圧電振動子３０を一度に複数製造することができる。
【００８０】
その後、個々の圧電振動子３０の周波数を微調整して所定の範囲内に収める微調工程を行う。即ち、透明体であるガラスからなるベース部材３２及び蓋部材３３を通して、外部からレーザー光を照射して、一対の振動腕部２、３の先端に形成された周波数調整用の重り金属膜１５の微調膜１５ｂを蒸発させる。これにより、一対の振動腕部２、３の先端側の重量が変化するので、水晶振動片１の周波数を、公称周波数の所定範囲内に収まるように微調整することができる。
最後に、第１の外部電極３５及び第２の外部電極３６からなる外部電極３７を除く圧電振動子３０の表面に、耐腐食膜を被膜コーティングして耐環境性能を向上させる。これをもって圧電振動子３０の製造が終了する。
【００８１】
本実施形態の圧電振動子３０によれば、より小型化、高効率化された水晶振動片１を有しているので、圧電振動子３０自体も小型化及び高効率化を図ることができ、製品の信頼性を向上することができる。特に、密閉室３４内を高真空状態にすることができるので、一対の振動腕部２、３の振動効率を向上することができる。
【００８２】
次に、本発明に係る圧電振動片を有する圧電振動子の他の例について、図１６を参照して説明する。なお、本実施形態では、圧電振動子として、シリンダパッケージタイプの圧電振動子を例にして説明する。図１６は、圧電振動子の構成を示す図である。
本実施形態の圧電振動子５０は、図１６に示すように、水晶振動片１と、該水晶振動片１を内部に収納する有底円筒状のケース５１と、水晶振動片１をケース５１内に密閉させる気密端子５２とを備えている。
【００８３】
気密端子５２は、金属性材料で形成された環状のステム５３と、該ステム５３を貫くように配され、水晶振動片１の両マウント電極１２、１３に電気的及び物理的にそれぞれ接続された２本のリード５４と、該リード５４とステム５３とを絶縁状態で一体的に固定すると共にケース５１内を密封させる充填剤５５とで構成されている。充填剤５５の材料は、例えばホウケイ酸ガラスなどである。なお、２本のリード５４は、ケース５１内に突出している部分がインナーリード５４ａとなり、ケース５１外に突出している部分がアウターリード５４ｂとなっている。そして、このアウターリード５４ｂが、外部接続端子として機能するようになっている。
【００８４】
上記ケース５１は、気密端子５２のステム５３の外周に対して圧入されて、嵌合固定されている。このケース５１の圧入は、真空雰囲気下で行われているため、ケース５１内の水晶振動片１を囲む空間は、真空に保たれた状態で密閉されている。
【００８５】
このように構成されたシリンダ型パッケージタイプの圧電振動子５０においても、小型化及び高効率化された水晶振動片１を有しているので、上述した圧電振動子３０同様に、さらなる小型化及び高効率化を図ることができる。
【００８６】
次に、本発明に係る圧電振動片を有する圧電振動子の他の例について、図１７を参照して説明する。なお、本実施形態では、圧電振動子として、圧電振動片を蓋付きの箱の中に固定したセラミックパッケージタイプの圧電振動子を例にして説明する。図１７は、圧電振動子の構成を示す図であって、（ａ）は圧電振動子のベース及び水晶振動片を上方から見た図であり、（ｂ）は（ａ）での切断線Ｂ−Ｂにおける断面図である。
【００８７】
本実施形態の圧電振動子６０は、水晶振動片１、ベース６１及びリッド６２から構成されている。水晶振動片１の基部４は、ベース６１の接合部６３に導電性接着剤６４で固着されて固定されている。また、ベース６１は、蓋となる金属製のリッド６２により、真空中で電子ビーム溶接や真空シーム溶接等の各種手段を用いて真空気密封止されている。また、水晶振動片１の基部４上に形成されたマウント電極１２、１３は、接合部６３を通して図示しない内部接続によりベース６１の外側の外部電極６５と電気的に接続されている。
【００８８】
このように構成されたセラミックパッケージタイプの圧電振動子６０においても、小型化及び高効率化された水晶振動片１を有しているので、さらなる小型化及び高効率化を図ることができる。
【００８９】
次に、本発明に係る発振器の一実施形態について、図１８を参照しながら説明する。図１８は、水晶振動片１（図示せず）を有する圧電振動子３０を備えた発振器の構成を示す図である。
本実施形態の発振器７０は、図１８に示すように、圧電振動子３０を、集積回路７１に電気的に接続された発振子として構成したものである。この発振器７０は、コンデンサ等の電子部品７２が実装された基板７３を備えている。基板７３には、発振器用の上記集積回路７１が実装されており、この集積回路７１の近傍に、水晶振動片１が実装されている。これら電子部品７２、集積回路７１及び圧電振動子３０は、図示しない配線パターンによってそれぞれ電気的に接続されている。なお、各構成部品は、図示しない樹脂によりモールドされている。
【００９０】
このように構成された発振器７０において、圧電振動子３０に電圧を印加すると、該圧電振動子３０内の水晶振動片１が振動し、この振動が水晶が有する圧電特性により電気信号に変換されて、集積回路７１に電気信号として入力される。入力された電気信号は、集積回路７１によって各種処理がなされ、周波数信号として出力される。これにより、圧電振動子３０が発振子として機能する。
また、集積回路７１の構成を、例えば、ＲＴＣ（リアルタイムクロック）モジュール等を要求に応じて選択的に設定することで、時計用単機能発振器等の他、当該機器や外部機器の動作日や時刻を制御したり、時刻やカレンダー等を提供したりする機能を付加することができる。
【００９１】
上述したように、本実施形態の発振器７０によれば、より小型化、高効率化された圧電振動子３０を備えているので、発振器７０自体も小型化、高効率化することができ、製品の信頼性を向上することができる。また、これに加え、長期にわたって安定した高精度な周波数信号を得ることができる。
なお、上記の発振器７０は、圧電振動子３０を備えるものとして説明したが、圧電振動子３０に代えてシリンダ型パッケージタイプの圧電振動子５０としても良いし、セラミックパッケージタイプの圧電振動子６０としても良い。
【００９２】
次に、本発明に係る電子機器の一実施形態について、図１９を参照して説明する。なお、電子機器として、上述した圧電振動子３０を有する携帯情報機器を例にして説明する。図１９は、電子機器の構成を示す図である。
本実施形態の携帯情報機器８０は、図１９に示すように、圧電振動子３０と、電力を供給するための電源部８１とを備えている。電源部８１は、例えば、リチウム二次電池からなっている。この電源部８１には、各種制御を行う制御部８２と、時刻等のカウントを行う計時部８３と、外部との通信を行う通信部８４と、各種情報を表示する表示部８５と、それぞれの機能部の電圧を検出する電圧検出部８６とが並列に接続されている。そして、電源部８１によって、各機能部に電力が供給されるようになっている。
【００９３】
制御部８２は、各機能部を制御して音声データの送信及び受信、現在時刻の計測や表示等、システム全体の動作制御を行う。また、制御部８２は、予めプログラムが書き込まれたＲＯＭと、該ＲＯＭに書き込まれたプログラムを読み出して実行するＣＰＵと、該ＣＰＵのワークエリアとして使用されるＲＡＭ等とを備えている。
【００９４】
計時部８３は、発振回路、レジスタ回路、カウンタ回路及びインターフェース回路等を内蔵する集積回路と、圧電振動子３０とを備えている。圧電振動子３０に電圧を印加すると水晶振動片１が振動し、該振動が水晶の有する圧電特性により電気信号に変換されて、発振回路に電気信号として入力される。発振回路の出力は二値化され、レジスタ回路とカウンタ回路とにより計数される。そして、インターフェース回路を介して、制御部８２と信号の送受信が行われ、表示部８５に、現在時刻や現在日付或いはカレンダー情報等が表示される。
【００９５】
通信部８４は、従来の携帯電話と同様の機能を有し、無線部８７、音声処理部８８、切替部８９、増幅部９０、音声入出力部９１、電話番号入力部９２、着信音発生部９３及び呼制御メモリ部９４を備えている。
無線部８７は、音声データ等の各種データを、アンテナ９５を介して基地局と送受信のやりとりを行う。音声処理部８８は、無線部８７又は増幅部９０から入力された音声信号を符号化及び複号化する。増幅部９０は、音声処理部８８又は音声入出力部９１から入力された信号を、所定のレベルまで増幅する。音声入出力部９１は、スピーカやマイクロフォン等からなり、着信音や受話音声を拡声したり、音声を集音したりする。
【００９６】
また、着信音発生部９３は、基地局からの呼び出しに応じて着信音を生成する。切替部８９は、着信時に限って、音声処理部８８に接続されている増幅部９０を着信音発生部９３に切り替えることによって、着信音発生部９３において生成された着信音が増幅部９０を介して音声入出力部９１に出力される。
なお、呼制御メモリ部９４は、通信の発着呼制御に係るプログラムを格納する。また、電話番号入力部９２は、例えば、０から９の番号キー及びその他のキーを備えており、これら番号キー等を押下することにより、通話先の電話番号等が入力される。
【００９７】
電圧検出部８６は、電源部８１によって制御部８２等の各機能部に対して加えられている電圧が、所定の値を下回った場合に、その電圧降下を検出して制御部８２に通知する。このときの所定の電圧値は、通信部８４を安定して動作させるために必要な最低限の電圧として予め設定されている値であり、例えば、３Ｖ程度となる。電圧検出部８６から電圧降下の通知を受けた制御部８２は、無線部８７、音声処理部８８、切替部８９及び着信音発生部９３の動作を禁止する。特に、消費電力の大きな無線部８７の動作停止は、必須となる。更に、表示部８５に、通信部８４が電池残量の不足により使用不能になった旨が表示される。
【００９８】
即ち、電圧検出部８６と制御部８２とによって、通信部８４の動作を禁止し、その旨を表示部８５に表示することができる。この表示は、文字メッセージであっても良いが、より直感的な表示として、表示部８５の表示面の上部に表示された電話アイコンに、×（バツ）印を付けるようにしても良い。
なお、圧電振動子３０は、通信部８４の機能に係る部分の電源を、選択的に遮断することができる電源遮断部９６を備えており、この電源遮断部９６によって、通信部８４の機能が確実に停止される。
【００９９】
上述したように、本実施形態の携帯情報機器８０によれば、より小型化、高効率化された水晶振動片１を有する圧電振動子３０を備えているので、携帯情報機器８０自体も小型化、高効率化することができ、製品の信頼性を向上することができる。また、これに加え、長期にわたって安定した高精度な時計情報を表示することができる。
上記の携帯情報機器８０では、圧電振動子３０を備えた例で説明したが、これに代えて上述したセラミックパッケージタイプの圧電振動子６０を内蔵しても構わない。また、シリンダ型パッケージタイプの圧電振動子５０としても良い。なお、シリンダ型パッケージタイプの圧電振動子５０を用いる場合には、予め円筒状のケース５１の周囲を覆うように樹脂モールドしてある表面実装型タイプを選択すると、他の電子部品と同時にプリント基板上にリフロー半田にて接続できるため便利である。
【０１００】
次に、本発明に係る電波時計の一実施形態について、図２０を参照して説明する。図２０は、上述した圧電振動子３０を有する電波時計の構成を示す図である。但し、圧電振動子３０だけでなく、セラミックパッケージタイプの圧電振動子６０やシリンダパッケージタイプの圧電振動子５０を内蔵しても構わない。
本実施形態の電波時計１００は、図２０に示すように、フィルタ部１０１に電気的に接続された圧電振動子３０を備えたものであり、時計情報を含む標準の電波を受信して、正確な時刻に自動修正して表示する機能を備えた時計である。
日本国内には、福島県（４０ｋＨｚ）と佐賀県（６０ｋＨｚ）とに、標準の電波を送信する送信所（送信局）があり、それぞれ標準電波を送信している。４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚのような長波は、地表を伝播する性質と、電離層と地表とを反射しながら伝播する性質とを併せもつため、伝播範囲が広く、上述した２つの送信所で日本国内を全て網羅している。
【０１０１】
図２０を参照して、電波時計１００の機能的構成について説明する。
アンテナ１０２は、４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚの長波の標準電波を受信する。長波の標準電波は、タイムコードと呼ばれる時刻情報を、４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚの搬送波にＡＭ変調をかけたものである。受信された長波の標準電波は、アンプ１０３によって増幅され、複数の圧電振動子３０を有するフィルタ部１０１によって濾波、同調される。
本実施形態における圧電振動子３０は、上記搬送周波数と同一の４０ｋＨｚ及び６０ｋＨｚの共振周波数を有する水晶振動子部１０４、１０５をそれぞれ備えている。
【０１０２】
更に、濾波された所定周波数の信号は、検波、整流回路１０６により検波復調される。続いて、波形整形回路１０７を介してタイムコードが取り出され、ＣＰＵ１０８でカウントされる。ＣＰＵ１０８では、現在の年、積算日、曜日、時刻等の情報を読み取る。読み取られた情報は、ＲＴＣ１０９に反映され、正確な時刻情報が表示される。
搬送波は、４０ｋＨｚ若しくは６０ｋＨｚであるから、水晶振動子部１０４、１０５は、上述した音叉型の構造を持つ振動子が好適である。６０ｋＨｚを例にとれば、音叉型振動子片の寸法例として、全長が約２．８ｍｍ、基部の幅寸法が約０．５ｍｍの寸法で構成することが可能である。
【０１０３】
上述したように、本実施形態の電波時計１００によれば、より小型化、高効率化された水晶振動片１を有する圧電振動子３０を備えているので、電波時計１００自体も小型化、高効率化することができ、製品の信頼性を向上することができる。また、これに加え、長期にわたって安定して高精度に時刻をカウントすることができる。
【０１０４】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【０１０５】
例えば、水晶振動片１を製造する際、露光工程時に、一つの振動腕部２（３）に対して２つの開口部２３を有するマスク２４を使用し、各開口部２３が振動腕部２（３）の主面と側面とで形成される第１のエッジＥ１上と、振動腕部２（３）の主面と溝部５の側面とで形成される第２のエッジＥ２上とに、それぞれ位置するようにマスク２４を配置して、平行光Ｒを斜めに照射したが、この場合に限られるものではない。
例えば、一つの振動腕部２（３）に対して１つの開口部２３を有するマスク２４を使用し、いずれか一方のエッジＥ１（Ｅ２）上に開口部２３を配置させて露光を行い、その後、他方のエッジＥ２（Ｅ１）上に開口部２３が位置するようにマスク２４をずらした後、再度露光を行っても構わない。このように、少なくともいずれか一方のエッジＥ１、Ｅ２上に開口部２３が位置するようにマスク２４を配置すれば構わない。
【０１０６】
但し、上記実施形態で説明したように、両エッジＥ１、Ｅ２上に開口部２３が位置するようにマスク２４を配置することで、同時に露光を行うことができるので、短時間で効率良く製造を行うことができるので、より好ましい。
【０１０７】
また、上記実施形態では、露光工程時に一対の振動腕部２、３の長手方向Ｘに直交する面Ｓ上に沿って平行光Ｒを斜めに照射したが、この際、平行光Ｒに対して一対の振動腕部２、３の向きを相対的に変化させて、長手方向Ｘに直交する面Ｓに対して所定の角度が付いた状態で平行光Ｒを照射させても構わない。
【０１０８】
こうすることで、溝部５を挟む振動腕部２、３の両主面上に塗布されたフォトレジスト膜２１の露光に加え、その他、露光が必要な領域を適時露光することが可能である。例えば、一対の振動腕部２、３で挟まれた基端側の側面部分（長手方向Ｘに直交する面Ｓに平行な部分：図４に示す４ａ）上に形成されたフォトレジスト膜２１を露光することができる。これにより、より自在に導電性膜２０の分割を行って、第１の励振電極６及び第２の励振電極７を形成することができる。よって、設計の自由度を向上することができる。
【０１０９】
また、上記実施形態では、圧電振動子板を、水晶からなる水晶振動子板３１として説明したが、この場合に限られず、例えば、ニオブ酸リチウム等の様々な圧電単結晶材料からなる圧電振動子板を有する圧電振動子であっても構わない。また、ベース部材３２及び蓋部材３３を、ソーダライムガラス等のガラス基板から製造したが、ガラスに限られるものではなく、材料は自由に選択して構わない。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明に係る圧電振動片の一実施形態を示す図であって、圧電振動子を上面から見た図である。
【図２】図１に示す圧電振動子を下面から見た図である。
【図３】図１に示す切断線Ａ−Ａでの断面図である。
【図４】図１に示す一対の振動腕部の基端側部分を拡大した斜視図である。
【図５】図１に示す圧電振動片の製造方法を示した工程図であって、溝部を挟む一対の振動腕部上に導電性膜及びフォトレジスト膜を被膜させた後、マスクの開口部を介して平行光を斜めに照射している状態を示す図である。
【図６】図１に示す圧電振動片の製造方法を示した工程図であって、図５に示す状態の後、フォトレジスト膜を露光した状態を示す図である。
【図７】溝幅に対する溝深さが比較的浅い溝部を有する振動腕部に対して、平行光の当て方の一例を示した図である。
【図８】溝幅に対する溝深さが比較的深い溝部を有する振動腕部に対して、平行光の当て方の一例を示した図である。
【図９】溝幅に対する溝深さがかなり深い溝部を有する振動腕部に対して、平行光の当て方の一例を示した図である。
【図１０】図１に示す圧電振動片の他の例を示す図であって、励振電極の電極切り離しポイントが異なる圧電振動子の断面図である。
【図１１】本発明の圧電振動片を有する表面実装型の圧電振動子の一実施形態を示す斜視図である。
【図１２】図１１に示す圧電振動子の断面図である。
【図１３】図１１に示す圧電振動子を構成する圧電振動子板、ベース部材及び蓋部材を接合する直前の斜視図である。
【図１４】図１３に示す圧電振動子板を上方から見た図である。
【図１５】図１３に示す圧電振動子板を下方から見た図である。
【図１６】本発明に係る圧電振動片を有するシリンダ型パッケージタイプの圧電振動子の一実施形態を示す図である。
【図１７】本発明に係る圧電振動片を有するセラミックパッケージタイプの圧電振動子の一実施形態を示す図であって、（ａ）はベースに固定された圧電振動片を上方から見た図であり、（ｂ）は（ａ）に示す切断線Ｂ−Ｂでの断面図である。
【図１８】本発明に係る圧電振動片を有する発振器の一実施形態を示す構成図である。
【図１９】本発明に係る圧電振動子を有する電子機器の一実施形態を示す構成図である。
【図２０】本発明に係る圧電振動子を有する電波時計の一実施形態を示す構成図である。
【図２１】従来の溝部を有する一対の振動腕部の断面図である。
【図２２】図２１に示す振動腕部上に２つの励振電極を形成する場合の工程図であって、溝部を挟む一対の振動腕部上に導電性膜及びフォトレジスト膜を被膜させた後、マスクの開口部を介して平行光を真上から真下に向けて真直ぐ照射している状態を示す図である。
【図２３】図２１に示す振動腕部上に２つの励振電極を形成する場合の工程図であって、図２２に示す状態の後、フォトレジスト膜を露光した状態を示す図である。
【符号の説明】
【０１１１】
Ｅ１    第１のエッジ
Ｅ２    第２のエッジ
Ｒ    平行光
Ｘ    振動腕部の長手方向
Ｓ    長手方向に直交する面
１    水晶振動片（圧電振動片）
２、３    一対の振動腕部
４    基部
５    溝部
８    励振電極
２０    導電性膜
２１    フォトレジスト膜(感光膜)
２３    開口部
２４    マスク
３０    圧電振動子
３１    水晶振動子板（圧電振動子板）
３２    ベース部材
３３    蓋部材
３４    密閉室
３７    外部電極
４１    枠状部
５０、６０    圧電振動子
７０    発振器
７１    集積回路
８０    携帯情報機器(電子機器)
１００    電波時計
１０１    フィルタ部
【図１】
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【図２】
0004694953.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004694953.tif 000007
【図７】
0004694953.tif 000008
【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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【図１５】
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【図１６】
0004694953.tif 000017
【図１７】
0004694953.tif 000018
【図１８】
0004694953.tif 000019
【図１９】
0004694953.tif 000020
【図２０】
0004694953.tif 000021
【図２１】
0004694953.tif 000022
【図２２】
0004694953.tif 000023
【図２３】
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