(57)【要約】      （修正有）【課題】薄板水晶基板からフォトエッチング技術により複数個を同時に作成する音叉型屈曲水晶振動片の特性バラツキを低減するための構造及び製造方法の提供。【解決手段】音叉型屈曲水晶振動片１は、Ｚ´板の薄板水晶基板からなり、前記音叉型屈曲水晶振動片は左振動腕部２と右振動腕部３が基部１ａと一体をなし、左振動腕部２と右振動腕部３の表裏のいずれか一方の面には少なくとも一本の逆台形もしくは略Ｖ字状からなる深溝６，７を有し、この深溝６，７の深さは音叉型屈曲水晶振動片１の厚みに対して５０％から９０％の深さからなり、左振動腕部２の深溝６を有する内部とその反対面に形成された電極膜は右振動腕部７の両側面電極と結線されて一端子をなし、左振動腕部２の両側面電極は右振動腕部３の深溝７を有する内部とその反対面に形成された電極膜と結線されて一端子とし、その二端子間に交番電圧を印加することで屈曲振動するように構成。【選択図】図１
2007329879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄板水晶基板からフォトエッチング技術により複数個を同時に作成する音叉型屈曲水晶振動片であって、前記音叉型屈曲水晶振動片は幅方向がＸ軸、長手方向がＹ軸、厚み方向がＺ軸であって、Ｙ軸はＸ軸を中心にカット角θが−１０°〜＋１０°回転させた範囲によるＺ´板の薄板水晶基板からなり、前記音叉型屈曲水晶振動片は左振動腕部と右振動腕部が基部と一体をなし、左振動腕部と右振動腕部の表裏のいずれか一方の面には少なくとも一本の逆台形もしくは略Ｖ字状からなる深溝を有し、前記深溝の深さは音叉型屈曲水晶振動片の厚みに対して５０％から９０％の深さからなり、左振動腕部の深溝を有する内部とその反対面に形成された電極膜は右振動腕部の両側面電極と結線されて一端子をなし、左振動腕部の両側面電極は右振動腕部の深溝を有する内部とその反対面に形成された電極膜と結線されて一端子とし、その二端子間に交番電圧を印加することで屈曲振動することを特徴とする音叉型屈曲水晶振動片。
【請求項２】
薄板水晶基板からフォトエッチング技術により複数個を同時に作成する音叉型屈曲水晶振動片であって、前記音叉型屈曲水晶振動片は幅方向がＸ軸、長手方向がＹ軸、厚み方向がＺ軸であって、Ｙ軸はＸ軸を中心にカット角θが−１０°〜＋１０°回転させた範囲によるＺ´板の薄板水晶基板からなり、前記音叉型屈曲水晶振動片は左振動腕部と右振動腕部が基部と一体をなし、左振動腕部と右振動腕部の表裏のいずれか一方の面には少なくとも一本の逆台形もしくは略Ｖ字状からなる深溝を有し、前記深溝の深さは音叉型屈曲水晶振動片の厚みに対して５０％から９０％の深さからなり、左振動腕部の深溝を有する内部に形成された電極膜は右振動腕部の両側面電極と結線されて一端子をなし、左振動腕部の両側面電極は右振動腕部の深溝を有する内部に形成された電極膜と結線されて一端子とし、その二端子間に交番電圧を印加することで屈曲振動することを特徴とする音叉型屈曲水晶振動片。
【請求項３】
薄板水晶基板の表裏に耐食性膜を形成する工程と前記耐食性膜をフォトエッチング技術により表裏の一方の面には耐食性膜が音叉外形形状として残るように、他方の面には耐食性膜が音叉外形形状として残るようにかつ左右の振動腕部に有する深溝の部分は耐食性膜が残らないように処理する工程と、前記工程のフォトエッチング技術で用いた感光性レジストを除去する工程と、新たに表裏に有する耐食性膜上に感光性レジストをコートし電極膜形成に必要なパターンを作成する工程と、耐食性膜を有しない露出した水晶面を両面よりエッチングして音叉外形を得る工程と、表裏のいずれか一方に有する露出した深溝部分の水晶面をハーフエッチングする処理を同時処理する工程と、表裏に有する耐食性膜を除去する工程と、電極膜を真空蒸着法により形成する工程と、前記感光性レジストとその上に形成された電極膜を剥離する工程と、耐食膜をエッチングする工程とを有することを特徴とする音叉型屈曲水晶振動片の製造方法。
【請求項４】
前記音叉型屈曲振動片の深溝を有する面の反対面側の両腕先端部には、音叉型屈曲振動片の共振周波数を調整する金属皮膜を形成し、この金属皮膜を除去することで所望の周波数に合わせ込む請求項１，又は請求項２に記載の音叉型屈曲水晶振動片。
【請求項５】
前記音叉型屈曲振動片の共振周波数が、３２ＫＨｚ〜２００ＫＨｚの範囲である請求項１又は請求項２に記載の音叉型屈曲水晶振動片。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明はフォトエッチング技術を用いて製造される音叉型屈曲水晶振動片の高性能化及び薄板水晶基板内に多数個形成された音叉型屈曲水晶振動片の特性バラツキを低減化するための構造、高精度加工プロセスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  音叉型屈曲水晶振動子はモバイルコンピューター、携帯電話、小型情報機器などに基準信号源として搭載され製品の小型化、薄型化、低価格化の要求には依然強いものがある。このような従来の音叉型屈曲水晶振動片とその製造方法について、図面を用いて説明する。【０００３】  図３は従来の音叉型屈曲水晶振動片（以下説明内容により振動片とする）を示す平面図であり、図４は図３の振動片の両腕部Ｐ−Ｐ´を切断した断面図である。【０００４】  図３において、振動片１００は厚みが１００ミクロンで基部１００ａとこれから突出して形成された左振動腕部１０１及び右振動腕部１０２から構成されている。このような振動片は、フォトリソグラフィー技術と化学エッチング技術により作られる。また、左振動腕部１０１には深溝１０３と右振動腕部１０２にも深溝１０４が形成されている。この深溝は表と裏の両面に形成する場合が一般的であり、その深さは３０ミクロン強である。【０００５】  図４において、左振動腕部１０１の表側に有する深溝内には表主面電極１０３ａが裏側に有する深溝内には裏主面電極１０３ｂが形成され電気的に結線されて、右振動腕部１０２の左側面電極１０７ａと右側面電極１０７ｂに電気的に結線される。結線は例えば図３に示す配線膜１０８により行い、右端子部１０９に導出され一端子が得られる。【０００６】  一方、図４における左振動腕部１０１に有する左側面電極１０６ａと右側面電極１０６ｂは電気的に結線され、それらは図３の配線膜１０５により図４の右振動腕部１０２の表側に有する深溝内の表主面電極１０４ａと裏側に有する深溝内の裏主面電極１０４ｂに電気的に結線され左端子部１１０に導出され一端子となり、左右で二端子が得られる。【０００７】  図４にて二端子間に交番電圧を印加し、その状態を瞬時にとらえると左振動腕部１０１の左側面電極１０６ａと右側面電極１０６ｂは＋となり、表主面電極１０３ａと裏主面電極１０３ｂは−となり、＋から−に電界が生じる。一方、右振動腕部１０２ではその極性が反対となる。これらの電界により水晶に伸縮現象が生まれ図３に示す矢印１１１の如く屈曲振動が得られる。【０００８】  上記図３、図４で説明した振動片の製造方法を図５に記している。図５は工程Ａから工程Ｆまでを示し、音叉外形と深溝及び電極膜をパターン化する一連の工程である。図５の説明を図３、図４の左振動腕部１０１の断面をもって行う。【０００９】  工程Ａは１００ミクロンの厚みからなる薄板水晶基板１５０の表裏に耐食膜、例えばＣｒ１５１とＡｕ１５２の２層膜をスパッタにて形成し、その上に感光性レジストを表裏に塗布した後、音叉外形に必要な露光、現像を行い、感光性レジストによる外形パターン１５３を得る。【００１０】  工程Ｂで露出したＡｕ１５２とＣｒ１５１を順次化学エッチングする。従って、音叉外形以外の場所は水晶面１５４が表面に露出する。次に外形パターン１５３に用いた感光性レジストは感光してないため、除去せず再度深溝形状のパターンを露光、現像し深溝部分の露出したＡｕ１５２を化学エッチングする。その結果Ｃｒ１５１が表面に露出し工程Ｂのような図となる。一般にこの感光性レジストにはポジ型（光分解型）が用いられる。上記化学エ���チングの際には感光しない環境下で行うようにする。【００１１】  工程Ｃでは工程Ｂに示す状態でフッ化水素酸とフッ化アンモニウムの混合液により露出した水晶面１５４をエッチングし音叉の外形形状を得る。このとき理想な形状より一歩手前のエッチング時間とする。しかる後、Ａｕ１５２と感光性レジスト１５３ａをマスクにＣｒ１５１をエッチングし水晶面１５１ａが露出する。【００１２】  工程Ｄでは工程Ｃの図に示す状態のまま、再度、露出した水晶面１５１ａをフッ化水素酸とフッ化アンモニウムの混合液に浸してエッチングすると深溝１５５が得られ、音叉外形も完全にエッチングされ理想の形状となり、その深溝の深さは３０〜４０ミクロン程度である。次に順次感光性レジスト１５３ａとＡｕ１５２及びＣｒ１５１を除去する。残ったものは水晶のみで、音叉外形と深溝１５５が形成される。【００１３】  工程Ｅでは工程Ｄで得られた水晶面の全面に電極膜１５６を形成する。電極膜１５６は一般にＣｒとＡｕの２層膜やアルミニウムなどが用いられ、スパッタや真空蒸着を用いる。ここではＣｒとＡｕの２層膜で説明する。膜厚は２層で１０００オングストローム程度であり、深溝１５５の内部にも形成される。次に図３、図４に示すような電極形状を得るために、感光性レジスト１５７を全面に塗布し、パターン化に必要なプロセスである露光、現像を行う。この際に露光装置はマスクと薄板水晶基板が接触し破壊する恐れがあるため、非接触の両面投影露光装置を用いるのが一般的である。また、この感光性レジストの立体塗布には電着レジストを用いる。【００１４】  工程Ｆでは残った感光性レジスト（図示せず）をマスクに電極膜をエッチングし、その後に感光レジストを除去すれば、側面電極１５９ａ、１５９ｂと表主面電極１５８ａと裏主面電極１５８ｂが得られて完成する。【００１５】  その後に周波数調整用の金属皮膜を先端部１０６部に形成するものである。上記金属皮膜にはＡｕ、Ａｇが用いられ、レーザー法を用いてトリミングする。あるいはイオンエッチング法を用いて除去し所望の周波数に合わせこむ。これらはウェハー状態であるいは容器に実装した後、もしくは容器を封止した後にも行われている。【００１６】
【特許文献１】ＵＳ−３９６９６４１
【特許文献２】特開昭５２−６１９８５
【特許文献３】特開昭５６−６５５１７
【特許文献４】国際公開番号  ＷＯ００／４４０９２
【特許文献５】特許第３７２９２４９
【特許文献６】特開２００４−１５９０７２
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】  上記図３、図４、図５で説明した従来の音叉型屈曲水晶振動片１００には次のような問題点があった。
（イ）振動片１００には左振動腕部１０１と右振動腕部１０２にそれぞれ深溝が表裏に形成されているため、図５に示す製造方法では、音叉外形と深溝の形状や露光装置の上下合わせ精度による位置バラツキや両面エッチングによる深溝の深さバラツキが表裏に生じ、それは周波数バラツキとなってウェハー内に多数個設置したときにウェハーの中央と周辺で周波数が大きく異なったり、ウェハー間の周波数バラツキが大きくなったりする。ちなみに深溝が無い場合と比較しそれは３倍であった。従って周波数調整量が極めて大きくなるなどの問題があった。参考特許文献として特開昭５２−６１９８５の図４、あるいは国際公開番号ＷＯ００／４４０９２の構造である。
【００１８】（ロ）また、左振動腕部１０１と右振動腕部１０２とで形状が異なった場合は左右の振動周波数が異なるためバランスが取れなくなり、基部に振動漏れ分が伝わり結果的にクリススタルインピーダンス（以下ＣＩ値）高くが安定もしにくい問題があった。
【００１９】  上記（イ）と（ロ）の原因には次の点が考えられる。図３、図４に示すような表裏に深溝を図５の方法で製造するならば両面投影露光装置の裏表の合致精度が一般に数ミクロンあり、更に分解能も５ミクロンレベルと低く、音叉外形と深溝を別々に２回露光する方法であるから最も悪く重なると数ミクロン×２の精度バラツキとなる。これは上下左右のみならず回転方向のズレも生じる。更に電極露光もあるため３回の露光となって、精度バラツキが拡大し工程が増え、更に両面投影露光装置は高額であり本ブロセスでは歩留まりも低い。本露光装置を使用する理由は水晶をエッチングにより外形加工した後に電極パターンを形成するが薄板水晶基板は既に抜けており、マスクと薄板水晶基板を密着すると振動片が脱落してしまう。従って、高額な非接触方式を採用しないと製造困難である。
この点は参考文献特開昭５６−６５５１７も同様である。
【００２０】  更に製造方法の問題として、図５の工程Ｃ−Ｃは工程Ｃの問題点を示したものであるが、Ｃｒ１５１をエッチングすると電池腐食の悪影響もあり数十秒と短時間にエッチングされ制御困難からサイドエッチングが大きくパターン１６０が細る。その問題はウェハー間でも大きく差が出てくる。それを工程Ｄにて水晶をエッチングすると工程Ｄ−Ｄに示すように左側には段差１５５ｂや右側に段差１５５ｃなどが生じる。すなわち、工程Ｂと工程Ｃで２回のＣｒ１５１のエッチングを行っているためバラツキが大きいといえる。ちなみに完成品は工程Ｆ−Ｆに示すようなものとなり、工程Ｆのような断面図にはならない場合もある。参考特許文献として特許第３７２９２４９号及び特開２００４−１５９０７２である。
【００２１】  本発明は、これらの問題点を解決するためになされたものであり、その主たる課題は超小型であってもＣＩ値が低く、ウェハー内・ウェハー間の周波数バラツキが小さく、且つ工程数が少なく、安価な設備で高歩留まりを達成することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】  上記目的を達成するため本発明の音叉型屈曲水晶振動片は、以下の特徴を有する。
水晶基板からフォトエッチング技術により複数個を同時に作成する音叉型屈曲水晶振動片であって、前記音叉型屈曲水晶振動片は幅方向がＸ軸、長手方向がＹ軸、厚み方向がＺ軸であって、Ｙ軸はＸ軸を中心にカット角θが−１０°〜＋１０°回転させた範囲によるＺ´板の薄板水晶基板からなり、前記音叉型屈曲水晶振動片は左振動腕部と右振動腕部が基部と一体をなし、左振動腕部と右振動腕部の表裏のいずれか一方の面には少なくとも一本の逆台形もしくは略Ｖ字状からなる深溝を有し、前記深溝の深さは音叉型屈曲水晶振動片の厚みに対して５０％から９０％の深さからなり、左振動腕部の深溝を有する内部とその反対面に形成された電極膜は右振動腕部の両側面電極と結線されて一端子をなし、左振動腕部の両側面電極は右振動腕部の深溝を有する内部とその反対面に形成された電極膜と結線されて一端子とし、その二端子間に交番電圧を印加することで屈曲振動することを特徴とする。
【００２３】  薄板水晶基板からフォトエッチング技術により複数個を同時に作成する音叉型屈曲水晶振動片であって、前記音叉型屈曲水晶振動片は幅方向がＸ軸、長手方向がＹ軸、厚み方向がＺ軸であって、Ｙ軸はＸ軸を中心にカット角θが−１０°〜＋１０°回転させた範囲によるＺ´板の薄板水晶基板からなり、前記音叉型屈曲水晶振動片は左振動腕部と右振動腕部が基部と一体をなし、左振動腕部と右振動腕部の表裏のいずれか一方の面には少なくとも一本の逆台形もしくは略Ｖ字状からなる深溝を有し、前記深溝の深さは音叉型屈曲水晶振動片の厚みに対して５０％から９０％の深さからなり、左振動腕部の深溝を有する内部に形成された電極膜は右振動腕部の両側面電極と結線されて一端子をなし、左振動腕部の両側面電極は右振動腕部の深溝を有する内部に形成された電極膜と結線されて一端子とし、その二端子間に交番電圧を印加することで屈曲振動することを特徴とする。
【００２４】  また、本発明による音叉型屈曲水晶振動片の製造方法は、薄板水晶基板の表裏に耐食性膜を形成する工程と、前記耐食性膜をフォトエッチング技術により表裏の一方の面には耐食性膜が音叉外形形状として残るように、他方の面には耐食性膜が音叉外形形状として残るようにかつ左右の振動腕部に有する深溝の部分は耐食性膜が残らないように処理する工程と、前記工程のフォトエッチング技術で用いた感光性レジストを除去する工程と、新たに表裏に有する耐食性膜上に感光性レジストをコートし電極膜形成に必要なパターンを作成する工程と、耐食性膜を有しない露出した水晶面を両面よりエッチングして音叉外形を得る処理と、表裏のいずれか一方に有する露出した深溝部分の水晶面をハーフエッチングする処理を同時処理する工程と、表裏に有する耐食性膜を除去する工程と、電極膜を真空蒸着法により形成する工程と、前記感光性レジストとその上に形成された電極膜を剥離する工程と、耐食膜をエッチングする工程とを有することを特徴とする。
【００２５】  音叉型屈曲振動片の深溝を有する面の反対面側の両腕先端部には、音叉型屈曲振動片の共振周波数を調整する金属皮膜を形成し、この金属皮膜を除去することで所望の周波数に合わせ込むようにしてある。
【００２６】  また、音叉型屈曲水晶振動片の共振周波数は、３２ＫＨＺ〜２００ＫＨＺの範囲であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２７】    本発明によると、超小型であってもＣＩ値が低く、ウェハー内・ウェハー間の周波数バラツキが小さく、且つ工程数が少なく、安価な設備で高歩留まりを達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】  以下、本発明の実施の形態について、３２．７６８ＫＨＺの振動片を例に図面をもって説明する。図１は本発明の実施の形態の振動片を示す平面図であり、図２は本発明による振動片の両腕Ｔ−Ｔ´部の断面図である。
【実施例】
【００２９】  図１−Ａは深溝を有する表面で図１−Ｂはその裏面である。振動片１の厚みは１００ミクロンであって、基部１ａの長さ５６０ミクロンと一体で突出して形成された左振動腕部２と右振動腕部３からなり、両腕の又部底部からの長さは１７１１ミクロンで全長２２７１ミクロン、腕幅はそれぞれ１２３ミクロン、又幅は８２ミクロンに設定した。また、本発明は深溝を表裏のいずれか一方、すなわち片面のみに形成し左振動腕部２に深溝６を右振動腕部３に深溝７を彫り、深溝の幅は９３ミクロン、長さは８５０ミクロンである。図２に示すように深溝は片面よりの化学エッチングで、その形状は逆台形となって深さ方向に角度を有し底面までの深さＱ１は８０ミクロンで、厚みＱ２が１００ミクロンであるからＱ１はＱ２に対して８０％となる。【００３０】  図１−Ａと図１−Ｂと図２において、左振動腕部２の左側面電極８と右側面電極１０は右振動腕部３の表面に有する深溝７内に有する電極膜７ａとその裏側に有する平面電極１７ｂとは裏配線電極１５も使用し、電気的に結線されて端子部４に接続されて一端子を得る。一方、左振動腕部２の表面に有する深溝６内に有する電極膜６ａとその裏側に有する平面電極１７ａとは表配線電極１４も使用し電気的に結線され右端子部５に接続され一端子を得て、合計二端子とした。また、両腕に有する表裏の電極膜は又部に有するバンド部１６により側面の一部を通じて電気的に接続されている。また、土手部１８の幅は２ミクロンから２０ミクロンと狭い範囲が好ましい。【００３１】  本発明により得られた振動片の二端子間に交番電圧を印加すると瞬時に見たときには図２のように電界が生じる。本発明では左振動腕部２の側面電極８の面からは垂直に電界が発生し、深溝内電極６ａにやや角度をもって電極面に引き込まれる。一方、右振動腕部３の深溝内電極７ａのテーパ面からは面に垂直な電界が発生するが、前記左振動腕部２から発生する電界とはその向きがテーパの角度分があり同一ではない。それは裏面に有する平面電極と側面電極の関係も同様に電界の方向は異なる。【００３２】  一方、図６と図７により本発明の他の実施例を説明する。図６−Ａは図１−Ａと同様であるが、その裏面は図６−Ｂのごとく両腕とも電極は設けない構造であり、配線電極１５のみを有している。しかしその平面の音叉先端部には周波数調整用の金属皮膜１９が形成してあり、材料はＡｕ、Ａｇ、Ｐｄが用いられる。図７は図６−ＡのＱ−Ｑ´断面であるが、電気的結線は図に示す内容である。（詳細説明は省略する）【００３３】  また、更に別の実施例として、図９は音叉の両腕断面図であるが、表面には２本の略Ｖ字形状の深溝９０があり、深さは厚みの５０〜９０％である。また、図１０はその裏面９１に電極膜を形成していない。これらも上述の発明における性能とほぼ同様である。本実施例では２本を例としているが、これ以上の本数でも良い。【００３４】  図８に本発明による製造方法を図１の振動片の両腕断面を用いて説明する。工程ＪはＺ´板の薄板水晶基板３００の表裏に耐食膜３０１をスパッタリングにて成膜する。この耐食膜材料はＣｒ、酸化アルミニウム、Ｃｒ＋Ａｕの何れかを用いるが本説明はＣｒにて行う。【００３５】  次に工程Ｋにて前記耐食膜上に感光性レジスト（ポジ型）を両面に形成し、乾燥後表裏の両面に音叉形状のＣｒが残るように露光、現像、乾燥（以下パターン化）と音叉形状以外のＣｒのエッチングを行う。このときに深溝に相当する部分も同時にエッチングし水晶面３０３ａを露出させる。これにより表面には音叉形状の外形を決定する左部Ｃｒ３０３と右部Ｃｒ３０４が残り、裏面には音叉形状のＣｒ３０２が残る。すなわち、本工程では音叉形状と深溝パターンを同時に作成する。【００３６】  次の工程Ｌでは前記表裏のＣｒ上に図１にて記載した電極膜形状とはネガティブの関係を有する感光性レジスト（ポジ型）をパターン化する。それにより表面には左レジスト３０５と右レジスト３０６、裏面も同様に左下レジスト３０７と右下レジスト３０８が残る。この際用いる感光性レジストは２〜３ミクロンと比較的厚く形成する。【００３７】  次の工程Ｍで水晶のエッチング液としてフッ化水素酸、フッ化アンモニウムの混合液にを用意しエッチングする。このときに音叉形状の側面部分３０９は両面エッチングとなり貫通するが、深溝部３１０は片面エッチングのため貫通しない、もしくは貫通しないエッチング時間とする。【００３８】  次の工程Ｎでは裏面に露出したＣｒ３０２をエッチングし水晶表面３１１を得る。ついで工程Ｏにて全面に電極膜を形成する。この電極膜材料にはＴｉ＋Ｐｄ、Ｔｉ＋ＡｕＮｉ＋Ｐｄ、Ｎｉ＋Ａｕなどを用いるが、後に有するＣｒのエッチング液に溶解せず、電気特性が満足すれば他の材料でも良い。【００３９】  次の工程Ｐでは表裏に形成した感光性レジストとその上に形成された電極膜を剥離する。これは感光性レジストを溶解する液に浸すことで容易に除去できる。しかし、その下部に有するＣｒ３０４は残る。【００４０】  次に工程Ｑで前記の残りであるＣｒ３０４をエッチングする。このときに左側面電極３０６と右側面電極３０７、及び深溝内の電極膜３０５と裏面の電極膜３０８はＣｒのエッチング液に溶解しないためそのまま残る。ちなみに本発明で説明した一連の電極パターン形成プロセスはリフトオフ法を用いている。また、上記説明のＣｒエッチング液には硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸の混合液を使用した。【００４１】  本発明の他の実施例で図６−Ｂのように裏面に電極膜を形成しない場合は、本製造工程の工程Ｌにて裏面の感光性レジストを３０７、３０８のように光分離せず、音叉形状のままとすれば、裏面に電極膜が付着することはない。【００４２】  本発明の実施例は３２．７６８ＫＨＺにて説明してきたが、２００ＫＨＺ前後まで応用は可能である。尚、本発明による製造方法は振動腕の上下面に溝を有する音叉型屈曲水晶振動片に用いたが、振動腕の深溝部を貫通させる振動片にも適用できることは言うまでも無い。また、音叉という２本腕であるが、３本を有する三叉型屈曲水晶振動片にも適用が可能であるしジャイロセンサーもその範囲に含む。【００４３】  以上述べたように、本発明によれば、振動片において、音叉の深溝の深さが厚みの５０％を超えることで急激にＣＩ値が低下し箱型の超小型サイズ３．２×１．５×０．７の容器に実装し真空気密封止した結果は４３ＫΩと極めて良好であった。従来の両面溝を有する��品と比べ同等以上である。深溝が５０％の場合は７０ＫΩであったことから厚み中央の５０％を越えると急激にＣＩ値が更に低下し８０％では前記４３ＫΩが携帯電話や電波時計などの小型携帯機器の低消費電流化に大きく貢献する。【００４４】  ちなみに小型化するとＣＩ値は上昇傾向にあるが、発振回路の発振マージンを考慮すれば５０ＫΩ以下が理想である。７０ＫΩでは機動性も悪く、不発振となることもあるため本発明の効果は大きい。【００４５】  一方、図６−Ｂに示す裏面に電極膜が無い場合の効果では、周波数調整法にて従来より振動片がウェハーに連結されている状態で発振させながら周波数を検出し、あるいは事前計測データを用いて目的の周波数まで、金属皮膜１９をレーザー法やイオンエッチング法で除去するが、その際に金属皮膜、例えばＡｕが電極膜飛散することがあり、ショートあるいはシート抵抗が上昇するなどの問題があったが、電極膜がない面に金属皮膜１９を形成することで不具合が大幅に低下する。【００４６】  更に本発明の製造方法によれば、音叉外形と深溝パターンに用いるＣｒ膜エッチングが同時であること、露光で用いるフォトマスクには音叉外形と深溝パターンが１枚のマスク基板に描写されているため音叉外形と深溝の合わせ誤差がなく、左振動腕部と右振動腕部のバランスが良いためにＣＩ値が安定して低い。更に本発明では音叉外形を抜いた後に電極膜を形成し全面に感光性レジストをコーティングする必要がなく、水晶を抜く前の状態で薄板水晶基板両面に一連のフォトリソプロセスが行えるため、露光装置は安価なコンタクト方式やプロキシミティ方式が採用できる。ちなみに露光回数は従来３回であったものを２回に短縮化できた。また、最初のＣｒエッチング時に深溝部もエッチングするため、その時間は６０ｓｅｃほど要するため、すなわち電池腐食現象が少ないためエッチング速度が遅く深溝内にＣｒエッチング残りがない、深溝内も凹凸がなく極めて欠陥が少ない。【００４７】  本製造方法により従来法によればウェハーから多数得られた３２．７６８ＫＨＺの周波数バラツキは従来ウェハー内で５００ＫＨＺ強あったものが、１５０ＫＨＺ以下と激減しその効果は大であった。その結果、先端に形成する周波数調整用Ａｕの量も従来の１／３以下となった。【００４８】  本発明は音叉型屈曲水晶振動子の片面深溝構造と新規製造方法の組み合わせにより、性能向上、低い投資、高歩留まりを達成したものであり、本音叉型屈曲水晶振動片を用いれば、それを使用する容器などは箱型、シンリダ型、またそれを樹脂モールドした水晶振動子が容易に作成でき、ジャイロセンサーへの適用や半導体と組み合わせて水晶発振器にすることは十分可能であり、本小型振動片の性能はその応用製品の小型化、高性能化、安価に多大な貢献をもたらすものであって発明の効果は大である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】  本発明の音叉型屈曲水晶振動片を示す平面図である。
【図２】  本発明の音叉型屈曲水晶振動片を示す断面図である。
【図３】  従来の音叉型屈曲水晶振動片を示す平面図である。
【図４】  従来の音叉型屈曲振動片を示す断面図である。
【図５】  従来の音叉型屈曲水晶振動片の製造方法を示す断面図である。
【図６】  本発明による他の音叉型屈曲水晶振動片を示す平面図である。
【図７】  本発明による他の音叉型屈曲水晶振動片を示す断面図である。
【図８】  本発明による音叉型屈曲水晶振動片の製造方法を示す断面図である。
【図９】  本発明による他の音叉型屈曲水晶振動片を示す断面図である。
【図１０】  本発明による他の音叉型屈曲水晶振動片を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５０】１、１００  音叉型水晶振動片
１ａ  基部
２、１０１  左振動腕部
３、１０２  右振動腕部
４、１１０  左端子部
５、１０９  右端子部
６、７、１０３、１０４、１５５、３１０  深溝
６ａ、７ａ  深溝内電極
８、１０６ａ、１０７ａ、３０６  左側面電極
１０、１０６ｂ、１０７ｂ、３０７  右側面電極
１４  表配線電極
１５  裏配線電極
１０６  先端部
１６  バンド部
１７ａ  平面電極
１８  土手部
１９  金属皮膜
１０３ａ、１０４ａ、１５８ａ  表主面電極
１０３ｂ、１０４ｂ、１５８ｂ  裏主面電極
１０５、１０８  配線膜
１１１  矢印
１５０，３００  薄板水晶基板
１５１，３０２，３０３，３０４  Ｃｒ
１５１ａ、１５４、３０３ａ、３１１  水晶面
１５２  Ａｕ
１５３  外形パターン
１５３ａ、１５７  感光性レジスト
１５６，３０５，３０８  電極膜
１５５ｂ、１５５ｃ  段差
３０１  耐食膜
３０５  左レジスト
３０６  右レジスト
３０７  左下レジスト
３０８  右下レジスト
３０９  側面部
【図１】
2007329879.tif 000003
【図２】
2007329879.tif 000004
【図３】
2007329879.tif 000005
【図４】
2007329879.tif 000006
【図５】
2007329879.tif 000007
【図６】
2007329879.tif 000008
【図７】
2007329879.tif 000009
【図８】
2007329879.tif 000010
【図９】
2007329879.tif 000011
【図１０】
2007329879.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成18年7月27日(2006.7.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
（ロ）また、左振動腕部１０１と右振動腕部１０２とで形状が異なった場合は、左右の振動周波数が異なるためバランスが取れなくなり、基部に振動漏れ分が伝わり、結果的にクリスタルインピーダンス（以下ＣＩ値）が高く、安定もしにくい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
上記（イ）と（ロ）の原因には次の点が考えられる。図３、図４に示すような表裏に深溝を図５の方法で製造するならば、両面投影露光装置の裏表の合致精度が一般に数ミクロンであり、更に分解能も５ミクロンレベルと低く、音叉外形と深溝を別々に２回露光する方法であるから、最も悪く重なると数ミクロン×２の精度バラツキとなる。これは上下左右のみならず回転方向のズレも生じる。更に電極露光もあるため３回の露光となって、精度バラツキが拡大し工程が増え、更に両面投影露光装置は高額であり、本プロセスでは歩留まりも低い。本露光装置を使用する理由は、水晶をエッチングにより外形加工した後に電極パターンを形成するが、薄板水晶基板は既に抜けており、マスクと薄板水晶基板を密着すると振動片が脱落してしまう。従って、高額な非接触方式を採用しないと製造困難である。
この点は参考文献特開昭５６−６５５１７も同様である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
次の工程Ｎでは裏面に露出したＣｒ３０２をエッチングし、水晶表面３１１を得る。次いで工程Ｏにて全面に電極膜を形成する。この電極材料には、Ｔｉ＋Ｐｄ、Ｔｉ＋Ａｕ、Ｎｉ＋Ｐｄ、Ｎｉ＋Ａｕなどを用いるが、後に有するＣｒのエッチング液に溶解せず、電気特性が満足すれば他の材料でもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
本製造方法によれば、ウェハーから多数得られた３２．７６８ＫＨＺの周波数バラツキが、従来ウェハー内で５００ＨＺ強あったものが、１５０ＨＺ以下と激減しその効果は大であった。その結果、先端に形成する周波数調整用Ａｕの量も従来の１／３以下となった。