(57)【要約】【課題】基板表面に被覆する耐食膜が規定位置からズレた場合であっても、貫通溝の形成が可能となる圧電振動片の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】厚み滑り振動を主振動とする水晶基板によって構成され、振動部とこの振動部を囲む枠部とを備え、前記振動部と前記枠部との間に貫通溝を設ける圧電振動片の製造方法であって、基板１０ａの結晶方向に沿って、一方のエッチング開始面から他方のエッチング開始面に向けて進行する傾斜面２０，２０ａの中間部となる位置に結晶方向に関わり無くエッチングを成すことが可能な変質部４０を形成する工程と、前記変質部４０を形成した後にケミカルエッチングによって前記貫通溝１８を形成する工程とを有することを特徴とする。【選択図】図３
2007288331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚み滑り振動を主振動とする水晶基板によって構成され、振動部とこの振動部を囲む枠
部とを備え、前記振動部と前記枠部との間に貫通溝を設ける圧電振動片の製造方法であっ
て、
水晶基板の結晶方向に沿って、前記振動部から前記枠部へ向けて進行するエッチング面
上又は前記枠部から前記振動部へ向けて進行するエッチング面上、あるいは前記２つのエ
ッチング面の中間部となる位置に、結晶方向に関わり無くエッチングを成すことが可能な
変質部を形成する工程と、
前記変質部を形成した後にケミカルエッチングによって前記貫通溝を形成する工程とを
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】
厚み滑り振動を主振動とする水晶基板によって構成され、振動部とこの振動部を囲む枠
部とを備え、前記振動部と前記枠部との間に貫通溝を設ける圧電振動片の製造方法であっ
て、
水晶基板の結晶方向に沿って、一方のエッチング開始面から他方のエッチング開始面に
向けて進行するエッチング面の中間部となる位置に、結晶方向に関わり無くエッチングを
成すことが可能な変質部を形成する工程と、
前記変質部を形成した後にケミカルエッチングによって前記貫通溝を形成する工程とを
有することを特徴とする圧電振動片の製造方法。
【請求項３】
前記貫通溝を形成する工程よりも前に、前記振動部と前記貫通溝とを構成する部位に対
応した水晶基板の厚さを予め定めた厚さに調整する工程を有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】
前記変質部の形成工程は、前記水晶基板の厚さ調整工程よりも前の工程であることを特
徴とする請求項３に記載の圧電振動片の製造方法。
【請求項５】
前記変質部の形成工程は、前記水晶基板の厚さ調整工程よりも後の工程であることを特
徴とする請求項３に記載の圧電振動片の製造方法。
【請求項６】
前記変質部の形成は、フェムト秒レーザを照射することによって行うことを特徴とする
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の圧電振動片の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の圧電振動片の製造方法を用いて製造したこと
を特徴とする圧電振動片。
【請求項８】
請求項７に記載の圧電振動片を搭載したことを特徴とする圧電振動子。
【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、及びこの圧電振動片の製造方法によって製造された圧
電振動片、並びに前記圧電振動片を用いた圧電振動子に係り、特に、結晶構造に異方性を
有する水晶基板を用いて、振動片本体の周囲に枠部を有する圧電振動片を製造する際に好
適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電振動片の中で、水晶によって構成されるものは、温度特性が良好であることが知ら
れている。また、水晶によって構成される振動片の中でも、ＡＴカットと呼ばれるカット
角で切り出された基板によって構成される振動片は、特に温度特性が良好であるとして、
種々の電子機器に発振源等として使用されている。
【０００３】
また、ＡＴカット水晶基板を用いた振動片では、基板の厚みと励起する周波数とが比例
関係にあることが知られている。すなわち、基板の肉厚を薄くするほど高い周波数を得る
ことができるのである。ところが、基板の薄肉化が進むと、振動片の機械的強度が低下す
るという問題が生じる。このような問題を解決するために、振動を励起する振動部を薄肉
とし、この振動部の周囲に前記振動部よりも肉厚に形成した枠部を備えて振動片の機械的
強度を補強することが提案されている。なお、このような構成の水晶振動片は周知である
が、例えば特許文献１に開示されているようなものである。
【０００４】
特許文献１に開示されているような構成の水晶振動片を製造する場合、通常は振動部と
枠部とを形成する際にケミカルエッチングが用いられる。ところが、ＡＴカット水晶基板
は、基板の主面に対して結晶面が傾きを有する（異方性を有する）構造であるため、エッ
チングが基板主面に対して垂直に進まず、結晶方向に沿った斜め方向に進むこととなる。
また、結晶構造の異方性により、エッチングを行う各辺におけるエッチングレートも異な
ることとなる。このような実状により、薄肉の振動部とその周囲に形成する厚肉の枠部と
を備えたいわゆる逆メサ型の振動片では、振動部の周囲に形成され、当該振動部と枠部と
を繋ぐ傾斜部の影響により、主振動に対する不要波振動（スプリアス）が生じやすくなる
という問題があった。また、逆メサ型の振動片には、振動部が枠部からの機械的な歪みを
受けやすいという問題もあった。
【０００５】
このような問題に対し、特許文献２では、振動部の周囲に貫通溝（スリット）を形成し
、上記のような問題を解決することが提案されている。
【特許文献１】２００２−３２５０２２号公報
【特許文献２】２００３−８７０８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献２に開示されているような構成の、振動部の周囲に貫通溝を形成し、この
貫通溝を介して枠部形成するという圧電振動片の構造は、上述した問題を解決することに
大きく貢献した。
【０００７】
ところで、上記特許文献２に開示されているような構造の圧電振動片は、近年の電子機
器、電子部品の小型化傾向の実情に鑑み、前記枠部をパッケージの一部として利用し、振
動片と振動子とのダイサイズを同一にするという、いわゆるチップサイズパッケージ（Ｃ
ＳＰ）型の振動子の製造に利用されるようになってきている。
【０００８】
このような用途に用いられる圧電振動片には、従来よりもさらに小型化への要請が強め
られている。ここで、上記のような構造を有する圧電振動片を小型化する場合にはいくつ
かの課題が提示される。まず第１には、振動部の大きさである。振動部は一般に、その面
積が大きいほど振動の安定性を高くしやすく、ＣＩ（クリスタルインピーダンス）値を小
さくすることができると言われている。このため、圧電振動片を小型化する場合であって
も、できる限り振動部に大きな面積を確保したいという実情がある。第２には、枠部の主
面の面積である。枠部の主面は、製造された圧電振動片を振動子等として利用する際に、
他の構成部品との接合を行う部位である。したがって、振動子を構成する場合には、その
主面に蓋体等との接合に十分な面積が必要とされることとなる。そして、第３には、振動
部と枠部との間に形成する貫通溝の幅である。上記第１、第２の問題を打開するためには
、前記貫通溝の幅をどれだけ狭くすることができるかが問題となるからである。しかし、
貫通溝の幅の理論上の最少寸法は、結晶構造の傾き角と水晶基板の厚さとより求めること
ができ、エッチング開始時の開口幅をこの寸法よりも狭めてケミカルエッチングを行った
場合、貫通溝が形成される前にエッチングストップがかかってしまい、貫通溝を形成する
ことができなくなってしまうのである。
【０００９】
近年では、小型化の影響を受け、上記構成の圧電振動片を製造する際には、前記貫通溝
の溝幅は、上記最少寸法、あるいはこれに極めて近い寸法が設計値として定められ、ケミ
カルエッチングによって形状形成が成されている。
【００１０】
ケミカルエッチングを行う際には通常、水晶基板の表面に耐食膜を形成するが、この耐
食膜を行う際のアライメント精度は、エッチング等による処理寸法に比して低いものであ
るため、耐食膜の形成位置が規定の位置からズレることがある。
【００１１】
設計上の貫通溝の幅は上述したように、理論上の最少寸法（現在では、板厚との関係に
より１００μｍ程度）、あるいはこれに近い寸法であるため、上記のようにして耐食膜の
形成位置がズレた場合には、エッチング開始時の開口幅が狭められ、貫通溝を形成するこ
とができなくなってしまうという問題が生じることがある。
【００１２】
そこで本発明では、上記問題を解決し、基板表面に被覆する耐食膜が規定位置からズレ
た場合であっても、貫通溝の形成が可能となる圧電振動片の製造方法、及びこの製造方法
によって製造した圧電振動片、並びに前記圧電振動片を実装した圧電振動子を提供するこ
とを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するための本発明に係る圧電振動片の製造方法は、厚み滑り振動を主振
動とする水晶基板によって構成され、振動部とこの振動部を囲む枠部とを備え、前記振動
部と前記枠部との間に貫通溝を設ける圧電振動片の製造方法であって、水晶基板の結晶方
向に沿って、前記振動部から前記枠部へ向けて進行するエッチング面上又は前記枠部から
前記振動部へ向けて進行するエッチング面上、あるいは前記２つのエッチング面の中間部
となる位置に、結晶方向に関わり無くエッチングを成すことが可能な変質部を形成する工
程と、前記変質部を形成した後にケミカルエッチングによって前記貫通溝を形成する工程
とを有することを特徴とする。
【００１４】
このような方法を用いて圧電振動片を製造することによれば、水晶基板をエッチングす
るためのエッチング液が変質部に到達した時点で、結晶方向に沿って形成されていた傾斜
面が基板の中心方向へとシフトすることとなる。このため、水晶基板の表面に形成する耐
食膜が僅かにズレた場合であっても、振動部と枠部との間には貫通溝を形成することがで
きることになる。
【００１５】
また、上記目的を達成するための本発明に係る圧電振動片の製造方法は、厚み滑り振動
を主振動とする水晶基板によって構成され、振動部とこの振動部を囲む枠部とを備え、前
記振動部と前記枠部との間に貫通溝を設ける圧電振動片の製造方法であって、水晶基板の
結晶方向に沿って、一方のエッチング開始面から他方のエッチング開始面に向けて進行す
るエッチング面の中間部となる位置に、結晶方向に関わり無くエッチングを成すことが可
能な変質部を形成する工程と、前記変質部を形成した後にケミカルエッチングによって前
記貫通溝を形成する工程とを有することを特徴とするものであっても良い。
【００１６】
このような方法を用いて圧電振動片を製造することによっても、上記方法によって圧電
振動片を製造する場合と同様の効果を得ることができる。
【００１７】
また、上記のような圧電振動片の製造方法では、前記貫通溝を形成する工程よりも前に
、前記振動部と前記貫通溝とを構成する部位に対応した水晶基板の厚さを予め定めた厚さ
に調整する工程を有するようにすることが望ましい。
【００１８】
このような工程を貫通溝の形成工程より前に有することにより、貫通溝の幅を狭めるこ
とができる。このため、振動部の面積を広く確保することが可能となる。  
【００１９】
また、上記圧電振動片の製造方法において、前記変質部の形成工程は、前記水晶基板の
厚さ調整工程よりも前の工程であるようにすることができる。
【００２０】
厚さ調整工程よりも前に変質部の形成を行うことによれば、基板表面の加工状態に関わ
り無く変質部の形成を行うことができる。
【００２１】
また、上記圧電振動片の製造方法において、前記変質部の形成工程は、前記水晶基板の
厚さ調整工程よりも後の工程であるようにすることもできる。
【００２２】
厚さ調整工程の後に変質部の形成を行った場合であっても、上述した圧電振動片の製造
方法の効果を得ることができる。
【００２３】
また、上記圧電振動片の製造方法では、前記変質部の形成は、フェムト秒レーザを照射
することによって行うようにすると良い。
【００２４】
変質部形成にフェムト秒レーザを用いることにより、多光子吸収の作用により透光性物
質である水晶基板であっても、その内部に加工を施すことが可能となる。また、長短派の
パルスを用いるため、変質部の周囲に熱的・科学的損傷を及ぼす虞が無い。
【００２５】
また、本発明に係る圧電振動片は、上記いずれかの圧電振動片の製造方法を用いて製造
したことを特徴とする。
【００２６】
また、本発明に係る圧電振動子は、上記製造方法を用いて製造された圧電振動片を搭載
したことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の圧電振動片の製造方法、及び圧電振動片、並びに圧電振動子に係る実施
の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下に示す実施の形態は、本発明に係
る一部の実施形態であり、本発明は主要部を変えない限りにおいて種々の形態を採るもの
とする。
【００２８】
まず、図１を参照して、本発明の圧電振動片の製造方法を用いて製造される圧電振動片
の構造について説明する。
本実施形態の圧電振動片１０は、振動片本体である振動部１２と、枠部１４、及び前記
振動部１２と枠部１４とを接続する支持部１６とから成ることを基本とする。また、前記
振動部１２、枠部１４、及び支持部１６を構成する圧電基板（以下、基板という）は、厚
み滑り振動を主振動として励起するＡＴカット水晶基板や、ＳＣカット水晶基板等とする
と良く、本実施形態では主にＡＴカット水晶基板を採用した場合について説明する。
【００２９】
本実施形態における振動部１２は、矩形平板状であり、その板厚は後述する枠部１４よ
りも薄く形成されている。振動部１２の板厚を薄くすることにより、励起する振動の高周
波化を図ることができるからである。また、振動部１２と後述する貫通溝１８とに対応し
た部位の基板の厚みを薄くした後に、貫通溝１８を形成する処理を行うことにより、前記
貫通溝１８の幅を狭めることができるという理由もある。振動部１２の表裏面にあたる主
面にはそれぞれ、導電性物質、例えば金（Au）や、アルミ（Al）、銅（Cu）、クロム（Cr
）等の金属、あるいはこれらを積層させることによって構成された薄膜により、励振電極
２２（２２ａ，２２ｂ）が形成されている。
【００３０】
前記枠部１４は、前記振動部１２を囲繞するように形成されており、その形状は前記振
動部１２に合わせた形状とされる。すなわち、本実施形態の場合、矩形に形成された枠状
体ということになる。枠部１４を構成する基板の板厚は上述したように、前記振動部１２
を構成する基板の板厚よりも厚く形成される。振動片以外の部材との接合部となる枠部１
４を振動部１２よりも厚肉に形成することにより、振動部１２を薄肉に形成した場合であ
っても、振動片１０全体としての機械的強度を高めることが可能となるからである。この
ような構成の枠部１４の両主面には薄膜により、外部部品との電気的導通を図るための引
出電極２６（２６ａ，２６ｂ）が形成される。なお、引出電極２６の構成部材は、上述し
た励振電極２２と同じもので良い。
【００３１】
前記振動部１２と前記枠部１４との間には、ケミカルエッチング（以下、エッチングと
いう）によって形成された貫通溝１８が設けられ、枠部１４に負荷された外部応力が振動
部１２へ伝達され難いように構成されている。このような配置関係にある振動部１２と枠
部１４とは、前記支持部１６によって接続されている。前記支持部１６、ＡＴカット水晶
基板をケミカルエッチングする際の特性、すなわち異方性エッチングの特性に合わせた形
状に形成される。このため、表裏のいずれかの面には、振動部１２の板厚と枠部１４の板
厚とを跨ぐ傾斜面２０が設けられる。このような構成の支持部１６の主面のうち、前記傾
斜面２０が形成された側の主面には、前記振動部１２に形成された励振電極２２と、前記
枠部１４に形成された引出電極２６とを電気的に接続する引出電極２４（２４ａ，２４ｂ
）が形成される。異方性エッチングの特性によって得られる傾斜面２０を利用して引出電
極２４を形成することにより、電極膜の形成が容易となるからである。
【００３２】
以下、上記のような構成の圧電振動片１０を製造する上における基板形状の形成につい
て、従来の製造方法によって形成する場合と、本発明に係る製造方法によって形成する場
合とを比較し、本発明に係る製造方法によって基板形状を形成する場合の作用効果につい
て説明する。
【００３３】
まず、図２を参照して従来の圧電振動片の製造方法によって基板形状を形成する場合に
ついて説明する。
水晶ブロックからＡＴカット水晶基板としてウエハ状に切断され、研磨された基板１０
ａは、平坦な平板形状を成す（図２（Ａ））。このような形状の基板１０ａに対し、枠部
１４を形成する部分１４ａにのみ耐食膜を被覆してエッチングを行うと、図２（Ｂ）に示
すような形状となる（この工程を第１のエッチングと称す）。エッチングの工程は、周知
の工程で良く、簡単に説明すると次のようなものである。まず、基板１０ａの表面全体に
耐食膜を被覆する。耐食膜としては、Ｃｒの上層にＡｕを被覆したもので良い。また、被
覆の方法としては、蒸着やスパッタ等の技術を用いれば良い。この後、前記耐食膜の表面
にレジストをコーティングし、フォトリソの工程を経て所望する形状のマスクを形成する
。その後、レジストによって構成されたマスクの形状に従って耐食膜をエッチングする。
耐食膜をエッチングした後に、水晶をエッチング液に浸して、基板１０ａを所望形状にエ
ッチングする。
【００３４】
上記のようなエッチング工程を経て振動部１２となる部分１２ａと枠部１４となる部分
１４ａとの板厚を調整した基板１０ａには、図２（Ｃ）に示すように、振動部１２を形成
する部分１２ａと枠部１４を形成する部分１４ａとの主面に耐食膜とレジストから成る保
護膜３０が形成される。ところが、保護膜３０はエッチング工程が終了した後に剥離され
、再びエッチングを行う際には基板１０ａに対するアライメント（位置調整）をとりなが
ら新たな保護膜３０が形成される。このため、図２（Ｃ´）に示すようにエッチングに用
いられる保護膜３０が適正な位置からズレて形成されるという事態が生じることがある。
図２（Ｃ´）の場合、振動部１２を形成する部位１２ａの裏面に形成された保護膜３０が
適正位置からΔａだけズレて形成されたことになる。なお、図示はしていないが、実際に
は上述した支持部に対しても保護膜を被覆する。
【００３５】
このように保護膜３０を形成して基板１０ａをエッチング液に浸すと、枠部１４側から
振動部１２側に向かっては、上記第１のエッチングによって形成された傾斜面（結晶方向
）２０に沿って、傾斜面２０の端部に接する平面部のエッチングが進行することとなる。
一方、振動部１２側から枠部１４側に向かっては、振動部１２を形成する部分１２ａを覆
う保護膜３０の端部から、基板１０ａの結晶方向に沿って傾斜面２０ａが形成されて、枠
部１４側へと平面部のエッチングが進行することとなる。なお、基板１０ａの結晶方向は
一定であるため、双方の傾斜面２０，２０ａは同じ傾斜角（約３５°）によって構成され
る（図２（Ｄ），（Ｄ´））。
【００３６】
振動部１２を形成する部分１２ａに形成した保護膜３０が適正な位置である場合、図２
（Ｅ）に示すように、エッチングによって形成される傾斜面２０，２０ａの端部はエッチ
ングが開始された表裏面間の中間部あたりで接触することとなる。一方、保護膜３０の形
成位置がズレた場合には、保護膜３０がズレた方向にあたる貫通溝のエッチング開始時の
開口幅が狭くなる。このため、図２（Ｅ´）に示すように、保護膜３０がズレた方向のエ
ッチング部では、傾斜面２０と傾斜面２０ａとの端部が接触しないという事態が生じる。
【００３７】
振動部１２を形成する部分１２ａの保護膜３０が適正な位置に形成された場合には、上
記のように傾斜面２０，２０ａの端部が互いに接触した後、さらに所定時間エッチングを
継続することで、振動部１２と枠部１４との間に貫通溝１８が形成され、振動部１２の側
面に残るヒレ１３もエッチングされることとなる（図２（Ｆ）。一方、保護膜３０の形成
位置がズレた場合には、エッチングによって形成される傾斜面２０と傾斜面２０ａとの端
部が接触せず、平行線上にエッチングが進むこととなる。このため、所定の時間エッチン
グを継続したとしても、振動部１２を形成する部分１２ａと枠部１４を形成する部分１４
ａとの間には貫通溝１８が形成されないという事態が生じる（図２（Ｆ´））。このよう
に、貫通溝１８の形成が成されなかった基板１０ａは、不良品として破棄されることとな
り、歩留りを低下させる原因となっていた。
【００３８】
次に、図３を参照して本発明の圧電振動片の製造方法によって基板形状を形成する場合
について説明する。なお、水晶ブロックからウエハを切り出し、研磨すること、及びその
後に振動部１２となる部分１２ａと、枠部１４となる部分１４ａとの板厚の調整を行う工
程については、上述した従来の方法と変わりは無い（図３（Ａ），（Ｂ））。
【００３９】
本実施形態では、エッチングにより振動部１２となる部分１２ａと枠部１４となる部分
１４ａとの板厚を調整した後、基板１０ａの貫通溝１８を形成する部分に変質部４０を形
成する。変質部４０の具体的な形成部位は、上述した従来の圧電振動片の製造方法におい
て、エッチングによって基板１０ａの表裏面から形成される傾斜面２０の端部と傾斜面２
０ａの端部とが互いに接触する箇所である。ここで、変質部４０の形成は、レーザによっ
て行うことができる。また、使用するレーザについては、フェムト秒レーザとすると良い
。レーザによって変質を加えられた変質部４０は、結晶構造が崩れて粗な状態となるため
、結晶方向に関わり無くエッチングレートが極めて高くなるという性質を持つ（図３（Ｂ
））。
【００４０】
フェムト秒レーザによって基板１０ａに変質部４０を形成した後の工程は、上述した従
来の製造方法と同様である。したがって、その工程が同様な箇所については図面を同様な
構成として詳細な説明は省略する。
【００４１】
基板１０ａに変質部４０を形成した後、表面に保護膜３０を形成し（図３（Ｃ），（Ｃ
´））、エッチングを行うと、傾斜面２０，２０ａが前記変質部４０に至る。変質部４０
は上述したように結晶構造が粗な状態であるため、傾斜面２０，２０ａの進行によりエッ
チング液が変質部４０に到達すると、エッチング液が変質部４０の結晶を素早く溶かすと
共に、変質部４０の周囲へと回り込むこととなる（図３（Ｄ），（Ｄ´））。
【００４２】
上記のようにして変質部４０の周囲へとエッチング液が回り込むと、変質部４０が形成
された傾斜面２０，２０ａの接触位置でエッチングレートが高められることとなるため、
従来よりも早い時間で貫通溝１８が形成されることとなる。また、これらの作用により、
振動部１２の側面に残るヒレ１３も小さなものとなる（図３（Ｅ））。また、図３（Ｅ´
）に示すように、保護膜３０の形成位置がズレた場合であっても、貫通溝１８の形成が成
されることとなる。また、このように保護膜３０の形成位置がズレた場合であっても、図
３（Ｅ）に示す形態と同様に、振動部１２の側面に残るヒレ１３が小さいものとなるとい
う効果を得ることができる。
【００４３】
そして、貫通溝１８形成後、所定時間エッチングを継続することにより、振動部１２の
側面に残るヒレ１３が除去され振動部１２の形状を整えることができる（図３（Ｆ），（
Ｆ´））。
【００４４】
このように、本実施形態の圧電振動片の製造方法によれば、従来よりも短時間でエッチ
ングによる基板形状の形成を終了することができるようになる。このため、長時間のエッ
チングに起因するエッチング喰われ等が振動部１２に生じる確率を下げることができ、従
来よりも振動部１２の形状を整えることができる。また、従来では保護膜３０のズレによ
り貫通溝１８の形成が出来ないという状態となり、破棄されていたような基板１０ａであ
っても、本実施形態の圧電振動片の製造方法を用いることにより、貫通溝１８を形成する
ことが可能となった。これにより、従来ウエハ単位で不良品として破棄されていた圧電振
動片を良品とすることができるようになり、歩留りが大幅に向上することとなる。
【００４５】
また、上記のような特徴を持つ方法により製造された圧電振動片１０において、保護膜
３０の形成位置がズレたロットに係るものには、Ｘ軸に沿って振動部１２と枠部１４との
間に形成された２つの貫通溝１８の幅が僅かに異なることとなるという特徴を有すること
となり、製造後においても本発明を用いて製造された圧電振動片１０であることを特定す
ることができる。
【００４６】
次に、基板に対するフェムト秒レーザの照射を行う加工装置の具体的な一例を図４を参
照して説明する。フェムト秒レーザを用いた加工装置は、レーザ発振器５０と、光学系、
及び多軸ステージ５８とを基本として構成される。
【００４７】
レーザ発振器５０は、数から数百フェムト（１０のマイナス１５乗）秒のパルス幅を有
するレーザ、すなわちフェムト秒レーザを出力することができる発振器である。フェムト
秒レーザの特徴としては、超高強度の超短波パルスレーザであることから、集光照射部位
からその周囲に熱伝導が生じる前にエネルギーが注入されるため、照射部位周辺部に対す
る熱的・科学的損傷を殆ど与えないということがある。また、光強度が非常に強いため、
多光子吸収（Multi-photon absorption）という現象が生じる。このため、水晶のような
透光性物質に対しても集光照射が可能となるということがある。
【００４８】
光学系には、レーザの出力調整を行うためのＮＤフィルタ５２と、レーザ光を集光する
ための対物レンズ（平凸レンズ）５６が必須とされ、レーザ光の進路制御にはミラー５４
（図４では、５４ａ〜５４ｃ）が用いられる。
【００４９】
多軸ステージ５８は、例えばＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、及び平面上の回転角θを調整すること
が可能なステージであると良い。さらに、多軸ステージ５８上方には、多軸ステージ５８
上に載置された基板１０ａのアライメントの整合をとるためのＣＣＤカメラ６０が備えら
れていると良い。このカメラ６０の映像に基づいて基板１０ａの配置位置、回転角度等を
定めるのである。
【００５０】
このような加工装置において、前記多軸ステージ５８上に基板１０ａを載置し、レーザ
光を基板１０ａの内側に集光させるようにすれば、上述したように、基板１０ａの中心付
近に変質部４０を形成することができる。ここで、変質部４０とは、水晶の結晶構造の転
移によって生じる双晶部分のことをいう。具体的には、一般的に製造される人工水晶（石
英）の結晶構造は、三方晶系のα型とされており、高温下（常圧下においては５７３℃以
上）にされされることによって六方晶系のβ型に転移する。また、β型に転移した水晶は
、低温下（常圧下においては５７３℃未満）にさらされることによって再びα型に転移す
るという特性を有するが、β型からα型に転移する際、瞬時的に付与される温度差により
結晶の内部構造だけに転移が生じることとなり、その内部構造と外部構造との間に生じる
歪みにより、結晶に微小なひび割れを生じる。本実施形態では、このひび割れを変質部４
０として説明している。
【００５１】
また、レーザのパワー（出力エネルギー）は、１５０ｍＷ未満程度とすることが望まし
い。これ以上のエネルギーを有するレーザを照射した場合、目標部位の周囲の広い範囲に
まで変質が及ぶ可能性が生じ、加工精度上望ましく無いからである。なお、加工自体が不
可能となるわけでは無い。また、本実施形態では、レーザの出力エネルギーは、６０ｍＷ
とし、照射部のスポット径は５μｍとした。この場合、変質部４０は、前記スポット径の
約３倍、すなわち１５μｍ程度の範囲に至った。つまり、本実施形態の場合では、保護膜
３０の形成位置のズレ量は、１５μｍ程度までが許容されることとなる。なお、レーザ照
射部に生じる変質部４０の範囲は、レーザの出力エネルギー、レーザのスポット径等によ
って種々変化させることができる。
【００５２】
なお、図３では基板１０ａの断面形状を示していることより、レーザ照射による変質部
４０はスポット状に形成するように示されているが、レーザ照射による変質部４０の形成
は、振動部１２の形状、あるいは貫通溝１８の形状に沿ってライン状に行うようにすると
良い。
【００５３】
例えば、基板形状を図５に示すような形状とする場合、レーザ照射による変質部４０の
形成は、図５（Ａ）に破線で示すような振動部１２を形成する部分１２ａに沿ったコの字
状に行う場合と、図５（Ｂ）に破線で示すような結晶面のＸ軸に沿った直線状に行う場合
等に分けることができる。ＡＴカット水晶基板をケミカルエッチングする場合において、
結晶方向の影響を最も大きく受けるのは、Ｘ軸に沿った貫通溝１８を形成する際のエッチ
ング面であるため、この貫通溝１８に沿ったラインのみに変質部４０を形成すれば十分だ
からである。
【００５４】
ここで、図５に示した基板１０ａで形成を予定する圧電振動片の形状は、図１に示すも
のと同様に、基板１０ａのＺ軸方向に支持部を配置して２点で支持する構造としていたが
、本発明の圧電振動片の製造方法を用いて製造し得る圧電振動片の構造は、これに限定さ
れるものでは無い。例えば、図６に示すように、支持部をＸ軸方向に配置して２点で支持
する構成のものや、図７に示すように、支持部をＸ軸方向に配置して１点で支持するもの
等も含まれる。また、レーザの照射方法としては、図６（Ａ），（Ｂ）、及び図７（Ａ）
，（Ｂ）に示すように、いずれの形態の圧電振動片を製造する場合であっても、振動部１
２を形成する部分１２ａの形状に沿って変質部４０の形成を行う場合と、Ｘ軸に沿った直
線状のラインで変質部４０を形成する場合とを選択的に実施することができる。
【００５５】
次に、図８（Ａ）から（Ｆ）を参照して、本発明の圧電振動片の製造方法に係る第２の
実施形態について説明する。なお、本実施形態の殆どは、図３を用いて説明した圧電振動
片の製造方法と同様である。したがって、その工程を同一とする箇所については図面の構
成を同様に示し、その詳細な説明は省略することとする。
【００５６】
本実施形態の圧電振動片の製造方法は、レーザによる変質部４０形成のタイミングを上
述した実施形態と異ならせることを特徴とする。本実施形態では、図８（Ａ）に示すよう
に、基板１０ａを水晶ブロックから切り出し、研磨した後、エッチングを施す前の段階で
基板１０ａ内に変質部４０を形成しているのである。
【００５７】
このように、基板１０ａが平坦な状態の時にレーザ加工を施すようにすることにより、
基板１０ａの表面に形成される傾斜面２０，２０ａ等による光の反射や、耐食膜やレジス
ト等によって構成される保護膜３０による光の遮蔽等の影響を受けることなく加工を施す
ことができるようになるため、レーザ光の制御が容易となる。なお、上記以降の工程につ
いては、上述した実施形態による工程と同様であり、同様の効果を奏することができる。
【００５８】
なお、上記実施形態ではいずれの場合も、レーザにより基板１０ａの内部に変質部４０
を形成する際、基板１０ａ表面に保護膜３０を形成しない状態でレーザ加工を行う旨記載
したが、保護膜３０形成後に変質部４０の形成を行ったとしても、本発明の一部であるこ
とに変わりは無い。
【００５９】
また、上記実施形態では、理論上、基板１０ａの表裏面から結晶方向に沿って進行する
傾斜面２０の端部と傾斜面２０ａの端部とが接触する箇所に変質部４０を形成する旨記載
したが、意図的に貫通溝１８の形成幅を狭める場合には、前記表裏面から平行に進行する
２つの傾斜面２０，２０ａの中間部に変質部４０を形成するようにしても良い。このよう
な場合であっても、いずれかの傾斜面に、変質部４０の一部がかかっていれば、変質部４
０にエッチング液が到達した時点で傾斜面の位置が対向する傾斜面に近接するようにシフ
トすることとなるため、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
また、上記実施形態では、製造する圧電振動片１０は振動部１２の板厚を枠部１４の板
厚よりも薄くする旨記載したが、本発明の圧電振動片の製造方法を用いて製造する圧電振
動片１０はこれに限られるものではなく、振動部１２の板厚が枠部１４の板厚と同一のも
の、あるいは振動部１２の板厚が枠部１４の板厚よりも厚いものも含むこととする。
【００６１】
次に、図９を参照して、本発明の圧電振動子に係る実施の形態について説明する。図９
は、上記実施形態に示した圧電振動片の製造方法を用いて製造された圧電振動片１０を実
装した圧電振動子１００の断面形状を示すものであり、基板１０ａにおけるＸ軸方向に沿
った断面の形状を示すものである。
【００６２】
本実施形態の圧電振動子１００は、圧電振動片１０と、当該圧電振動片１０を挟み込む
一対の蓋体１１０，１１２とによって構成されることを基本とする。本実施形態の圧電振
動子１００では、電子機器等の実装基板に対して実装を行うための実装端子１１４（１１
４ａ，１１４ｂ）を、いずれかの蓋体（図では蓋体１１２）に集中させることを目的とし
て、圧電振動片１０の枠部１４にスルーホール２７を形成し、引出電極２６ａを圧電振動
片１０の片側側面へと引き回す構成とした。また、当該側面での短絡を防ぐため、両励振
電極２２（２２ａ，２２ｂ）から引き回した引出電極２６ａと引出電極２６ｂとの間には
、スリット２５を設けるようにしている。なお、励振電極２２から引出電極２６（２６ａ
，２６ｂ）への引き回しは、図示しない支持部１６上に配設された引出電極２４（２４ａ
，２４ｂ）を介して成される。
【００６３】
引出電極２６ａと引出電極２６ｂとを集中させた側面に接合される蓋体１１２には、キ
ャスタレーション１１６ａ，１１６ｂが形成され、接合面と対向する面に設けられた実装
端子１１４ａ，１１４ｂと引出電極２６ａ，２６ｂとの電気的接続が図れる構成となって
いる。なお、圧電振動片１０に対する蓋体１１０，１１２の接合は、陽極接合等によれば
良い。
【００６４】
このような構成の圧電振動子１００であれば、圧電振動片１０と圧電振動子１００との
ダイサイズが同一となり、通常のパッケージ内に圧電振動片１０を実装する場合と比べ、
電子部品としての小型化に大きく貢献することができる。なお、本発明に係る圧電振動子
としては、セラミック等によって形成されたパッケージ内に圧電振動片１０を実装した形
態のものも含むこととする。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の圧電振動片の製造方法によって製造する圧電振動片の構成を示す図である。
【図２】従来の圧電振動片の製造方法を段階的に示す図である。
【図３】本発明の圧電振動片の製造方法に係る第１の実施形態を段階的に示す図である。
【図４】フェムト秒レーザ照射装置の構成を示す図である。
【図５】変質部の形成位置を平面的に示す図である。
【図６】異なる形態の圧電振動片を製造する場合における変質部の形成位置を平面的に示した図である。
【図７】異なる形態の圧電振動片を製造する場合における変質部の形成位置を平面的に示した図である。
【図８】本発明の圧電振動片の製造方法に係る第２の実施形態を段階的に示す図である。
【図９】本発明の圧電振動片の製造方法によって製造した圧電振動片を実装した圧電振動子の断面を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０………圧電振動片、１０ａ………基板、１２………振動部、１４………枠部、１６
………支持部、１８………貫通溝、２０………傾斜面、２０ａ………傾斜面、２２（２２
ａ，２２ｂ）………励振電極、２４（２４ａ，２４ｂ）………引出電極、２６（２６ａ，
２６ｂ）………引出電極、３０………保護膜、４０………変質部、１００………圧電振動
子、１１０………蓋体、１１２………蓋体。
【図１】
2007288331.tif 000003
【図２】
2007288331.tif 000004
【図３】
2007288331.tif 000005
【図４】
2007288331.tif 000006
【図５】
2007288331.tif 000007
【図６】
2007288331.tif 000008
【図７】
2007288331.tif 000009
【図８】
2007288331.tif 000010
【図９】
2007288331.tif 000011