(57)【要約】【課題】個片化時に圧電振動片が損傷することを防止しつつ、製造効率の低下を抑制できる圧電振動片の製造方法を提供する。【解決手段】圧電振動片の製造方法は、ウエハ６０に、圧電板３０と、長手方向Ｌに延びる連結部６１を介して圧電板３０を支持するフレーム部６２と、を形成する外形形成工程と、厚さ方向Ｔに凹むとともに幅方向Ｗに連結部６１を横断する連結部凹部６４と、連結部凹部６４から圧電板３０に向かって延びる基部凹部３６と、を形成する凹部形成工程と、ウエハ６０に金属膜をパターニングして、圧電板３０に対して２系統の電極を形成する電極形成工程と、連結部６１を切断して、圧電板３０を個片化する個片化工程と、を備えている。凹部形成工程では、厚さ方向Ｔに対して傾斜した傾斜面を基部凹部３６に形成し、傾斜面を介して連結部凹部６４の底面６４ｃを圧電板３０の一方主面に接続させる。【選択図】図１０
2017092787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電板と、前記圧電板上に形成され、所定の駆動電圧が印加されたときに前記圧電板を振動させる２系統の電極と、を有する圧電振動片を、圧電材料からなるウエハを利用して製造する圧電振動片の製造方法であって、
前記ウエハに、前記圧電板と、所定方向に延びる連結部を介して前記圧電板を支持するフレーム部と、を形成する外形形成工程と、
前記ウエハの厚さ方向に凹むとともに前記所定方向と交差する方向に前記連結部を横断する第１凹部と、前記第１凹部から前記圧電板に向かって延びる第２凹部と、を形成する凹部形成工程と、
前記ウエハに金属膜をパターニングして、前記圧電板に対して前記２系統の電極を形成する電極形成工程と、
前記電極形成工程の後に、前記連結部を切断して、前記圧電板を個片化する個片化工程と、
を備え、
前記凹部形成工程では、前記厚さ方向に対して傾斜した傾斜面を前記第２凹部に形成し、前記傾斜面を介して前記第１凹部の底面を前記圧電板の主面に接続させる、
ことを特徴とする圧電振動片の製造方法。
【請求項２】
圧電材料により形成され、一対の振動腕部と、前記一対の振動腕部の基端同士を接続する基部と、を備える圧電板と、
前記圧電板上に形成され、所定の駆動電圧が印加されたときに前記圧電板を振動させる２系統の電極と、
を有し、
前記基部には、前記圧電板の厚さ方向に凹むとともに、前記基部の第１側面から内側に向かって延びる凹部が形成され、
前記凹部には、前記厚さ方向に対して傾斜した傾斜面が形成され、
前記第１側面には、前記傾斜面を介して前記圧電板の主面に接続された、前記圧電材料の自然結晶面とは異なる切断面が形成され、
前記２系統の電極は、前記凹部および前記切断面において互いに絶縁されている、
ことを特徴とする圧電振動片。
【請求項３】
前記一対の振動腕部は、前記基部の所定方向における一端部に接続され、
前記凹部は、前記基部の前記所定方向における他端部に形成され、
前記凹部の前記所定方向における寸法をＬ１とし、
前記基部の前記所定方向における寸法をＬ２としたとき、
Ｌ１≦Ｌ２／２
となっている、
ことを特徴とする請求項２に記載の圧電振動片。
【請求項４】
前記一対の振動腕部は、並んで配置され、
前記凹部は、前記一対の振動腕部が並ぶ方向における前記基部の中心部に形成されている、
ことを特徴とする請求項２または３に記載の圧電振動片。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか１項に記載された圧電振動片と、
前記圧電振動片を収容するパッケージと、
を備える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、圧電振動片および圧電振動子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、携帯電話や携帯情報端末機器等の電子機器には、時刻源や制御信号等のタイミング源、リファレンス信号源等に用いられるデバイスとして、水晶等を利用した圧電振動子が用いられる。この種の圧電振動子として、キャビティが形成されたパッケージ内に圧電振動片を気密封止したものが知られている。
【０００３】
一般に、圧電振動片は、圧電材料からなるウエハを利用して一度に複数製造される。この製造方法では、圧電振動片の外形を有する圧電板と、圧電板を支持するためのフレーム部と、圧電板の端部と枠部と連結する連結部と、を形成し、連結部を切断することにより圧電振動片を枠部から切り離して個片化する。
【０００４】
圧電板には、圧電板を振動させる２系統の電極が形成される。２系統の電極は、圧電板の外表面（主面および側面）に成膜された金属膜をフォトリソグラフィによりパターニングすることで形成される。ここで、電極を２系統とするために、圧電板の側面に成膜された金属膜を２系統にパターニングする必要がある。上記従来技術では、連結部が切断される前の状態において金属膜を成膜し、連結部を切断することにより圧電板の側面に切断面を露出させて、圧電板の側面に成膜された金属膜を２系統に分割している。
【０００５】
ところで、近年では電子機器の小型化に伴い、圧電振動子および圧電振動片の小型化への要求が益々高まりつつある。圧電振動片は、その小型化に伴って各部の強度が低下する場合がある。このため、圧電振動片は、個片化時に連結部を介して作用する応力により損傷するおそれがある。そこで、特許文献１に記載された圧電振動片の製造方法では、連結部の主面に溝部を形成することで、連結部を容易に切断することを可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２０７５０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に記載の製造方法では、金属膜が溝部内にも成膜されるので、連結部を溝部において切断しても、圧電板の側面に成膜された金属膜は、溝部の側壁面に成膜された金属膜を通じて短絡する。このため、圧電板の側面の金属膜を２系統に分割するためには、圧電板の側面を厚さ方向に対して傾斜した方向から露光する工程が必要となり、製造効率が低下する。したがって、従来の圧電振動片の製造方法にあっては、個片化時に圧電振動片が損傷することを防止しつつ、製造効率の低下を抑制するという点で課題がある。
【０００８】
そこで本発明は、個片化時に圧電振動片が損傷することを防止しつつ、製造効率の低下を抑制できる圧電振動片の製造方法、圧電振動片および圧電振動子を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の圧電振動片の製造方法は、圧電板と、前記圧電板上に形成され、所定の駆動電圧が印加されたときに前記圧電板を振動させる２系統の電極と、を有する圧電振動片を、圧電材料からなるウエハを利用して製造する圧電振動片の製造方法であって、前記ウエハに、前記圧電板と、所定方向に延びる連結部を介して前記圧電板を支持するフレーム部と、を形成する外形形成工程と、前記ウエハの厚さ方向に凹むとともに前記所定方向と交差する方向に前記連結部を横断する第１凹部と、前記第１凹部から前記圧電板に向かって延びる第２凹部と、を形成する凹部形成工程と、前記ウエハに金属膜をパターニングして、前記圧電板に対して前記２系統の電極を形成する電極形成工程と、前記電極形成工程の後に、前記連結部を切断して、前記圧電板を個片化する個片化工程と、を備え、前記凹部形成工程では、前記厚さ方向に対して傾斜した傾斜面を前記第２凹部に形成し、前記傾斜面を介して前記第１凹部の底面を前記圧電板の主面に接続させる、ことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、第２凹部には厚さ方向に対して傾斜した傾斜面が形成されているので、電極形成工程において斜め露光することなく傾斜面上に成膜された金属膜を除去することができる。また、連結部を横断する第１凹部の底面は、傾斜面を介して圧電板の主面に接続しているので、第１凹部の底面から傾斜面を通って圧電板の主面に至る一連の領域上に成膜された金属膜を電極形成工程において除去することができる。
ここで、連結部の断面積は、第１凹部において局所的に小さくなるので、個片化工程で連結部を切断する際には、第１凹部において連結部を切断することができる。個片化工程で連結部を切断すると、圧電板の側面には、金属膜が成膜されていない切断面が露出する。切断面は、第２凹部の傾斜面に対して直接、または第１凹部の底面を介して接続されるので、圧電板の側面に成膜された金属膜を、切断面および第２凹部の傾斜面を挟んだ両側で分断することができる。
以上により、斜め露光を行うことなく圧電板の側面に成膜された金属膜を分割して２系統の電極を形成できる。したがって、連結部に第１凹部を設けることにより個片化時に圧電振動片が損傷することを防止しつつ、製造効率の低下を抑制できる。
【００１１】
本発明の圧電振動片は、圧電材料により形成され、一対の振動腕部と、前記一対の振動腕部の基端同士を接続する基部と、を備える圧電板と、前記圧電板上に形成され、所定の駆動電圧が印加されたときに前記圧電板を振動させる２系統の電極と、を有し、前記基部には、前記圧電板の厚さ方向に凹むとともに、前記基部の第１側面から内側に向かって延びる凹部が形成され、前記凹部には、前記厚さ方向に対して傾斜した傾斜面が形成され、前記第１側面には、前記傾斜面を介して前記圧電板の主面に接続された、前記圧電材料の自然結晶面とは異なる切断面が形成され、前記２系統の電極は、前記凹部および前記切断面において互いに絶縁されている、ことを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、基部の第１側面から内側に向かって延びる凹部には、圧電板の厚さ方向に対して傾斜した傾斜面が形成されているので、電極を形成する工程において斜め露光することなく、傾斜面上に成膜された金属膜を除去することができる。また、第１側面には凹部の傾斜面に接続された切断面が形成されているので、圧電板を個片化する前の工程において圧電板を含むウエハに金属膜を成膜することで、圧電板を個片化した際に形成される切断面には、金属膜が成膜されていない状態とすることができる。
以上により、斜め露光を行うことなく圧電板の側面に成膜された金属膜を凹部の傾斜面および切断面において分割して、２系統の電極を互いに絶縁させることができるので、圧電振動片の製造効率の低下を抑制でき、低コストな圧電振動片とすることができる。
【００１３】
上記の圧電振動片において、前記一対の振動腕部は、前記基部の所定方向における一端部に接続され、前記凹部は、前記基部の前記所定方向における他端部に形成され、前記凹部の前記所定方向における寸法をＬ１とし、前記基部の前記所定方向における寸法をＬ２としたとき、Ｌ１≦Ｌ２／２となっている、ことが望ましい。
【００１４】
本発明によれば、所定方向において凹部の寸法Ｌ１を基部の寸法Ｌ２の半分以下とすることで、基部の剛性が低下することによる製造時の基部の損傷を防ぐことができる。また、凹部が一対の振動腕部に近接することを抑制できるので、振動腕部の振動が凹部に伝搬して不要な振動を誘発することを抑制できる。したがって、高品質な圧電振動片を提供できる。
【００１５】
上記の圧電振動片において、前記一対の振動腕部は、並んで配置され、前記凹部は、前記一対の振動腕部が並ぶ方向における前記基部の中心部に形成されている、ことが望ましい。
【００１６】
本発明によれば、凹部が一対の振動腕部が並ぶ方向における中心部に形成されているので、基部に凹部を形成することによって圧電振動片の形状の対称性が低下することを防止できる。これにより、一対の振動腕部から基部に伝搬した振動を基部において打ち消し合うことができ、圧電振動片の振動特性の低下を防止できる。したがって、高品質な圧電振動片を提供できる。
【００１７】
本発明の圧電振動子は、上記の圧電振動片と、前記圧電振動片を収容するパッケージと、を備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、上記の圧電振動片を備えることで、低コストかつ高品質な圧電振動片を提供できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の圧電振動片の製造方法によれば、斜め露光を行うことなく圧電板の側面に成膜された金属膜を分割して２系統の電極を形成できる。したがって、連結部に第１凹部を設けることにより個片化時に圧電振動片が損傷することを防止しつつ、製造効率の低下を抑制できる。
【００２０】
本発明の圧電振動片によれば、斜め露光を行うことなく圧電板の側面に成膜された金属膜を凹部の傾斜面および切断面において分割して、２系統の電極を互いに絶縁させることができるので、圧電振動片の製造効率の低下を抑制でき、低コストな圧電振動片とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態に係る圧電振動子の外観斜視図である。
【図２】実施形態に係る圧電振動子の内部構成図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。
【図４】実施形態に係る圧電振動子の分解斜視図である。
【図５】実施形態に係る圧電振動片の平面図である。
【図６】実施形態に係る圧電振動片の基部の第１側面を長手方向から見た側面図である。
【図７】図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図である。
【図８】実施形態に係る圧電振動片の製造方法を示すフローチャートである。
【図９】実施形態に係る圧電振動片の製造方法を説明するための工程図であって、ウエハの部分平面図である。
【図１０】実施形態に係る圧電振動片の製造方法を説明するための工程図であって、ウエハの部分平面図である。
【図１１】実施形態に係る圧電振動片の製造方法を説明するための工程図であって、図１０に示すウエハの斜視図である。
【図１２】実施形態の第１変形例に係る圧電振動片の製造方法を説明するための工程図であって、ウエハを一方主面側から見た部分平面図である。
【図１３】実施形態の第２変形例に係る圧電振動片の製造方法を説明するための工程図であって、ウエハを一方主面側から見た部分平面図である。
【図１４】実施形態の第３変形例に係る圧電振動片の製造方法を説明するための工程図であって、ウエハを一方主面側から見た部分平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（圧電振動子）
図１は、実施形態に係る圧電振動子の外観斜視図である。図２は、実施形態に係る圧電振動子の内部構成図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。図４は、実施形態に係る圧電振動子の分解斜視図である。
【００２３】
図１から図４に示すように、本実施形態の圧電振動子１は、内部に気密封止されたキャビティＣを有するパッケージ２と、キャビティＣ内に収容された圧電振動片３と、を備えたセラミックパッケージタイプの表面実装型振動子とされている。
なお、圧電振動子１は、平面視直方体状に形成されており、本実施形態では平面視において圧電振動子１の長手方向を長手方向Ｌ（所定方向）といい、短手方向を幅方向Ｗといい、これら長手方向Ｌおよび幅方向Ｗに対して直交する方向を厚さ方向Ｔという。
【００２４】
図３に示すように、パッケージ２は、パッケージ本体５と、パッケージ本体５に対して接合されるとともに、パッケージ本体５との間にキャビティＣを形成する封口板６と、を備えている。
パッケージ本体５は、互いに重ね合わされた状態で接合された第１ベース基板１０および第２ベース基板１１と、第２ベース基板１１上に接合されたシールリング１２と、を備えている。
【００２５】
図４に示すように、第１ベース基板１０および第２ベース基板１１の四隅には、平面視１／４円弧状の切欠部１５が、両ベース基板１０，１１の厚さ方向の全体に亘って形成されている。これら第１ベース基板１０および第２ベース基板１１は、例えばウエハ状のセラミック基板を２枚重ねて接合した後、両セラミック基板を貫通する複数のスルーホールを行列状に形成し、その後、各スルーホールを基準としながら両セラミック基板を格子状に切断することで作製される。その際、スルーホールが４分割されることで、切欠部１５となる。
【００２６】
なお、第１ベース基板１０および第２ベース基板１１はセラミックス製としたが、その具体的なセラミックス材料としては、例えばアルミナ製のＨＴＣＣ（Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏ−Ｆｉｒｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃ）や、ガラスセラミックス製のＬＴＣＣ（Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏ−Ｆｉｒｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃ）等が挙げられる。
【００２７】
図３に示すように、第１ベース基板１０の上面は、キャビティＣの底面に相当する。
第２ベース基板１１は、第１ベース基板１０に重ねられており、第１ベース基板１０に対して焼結などにより結合されている。すなわち、第２ベース基板１１は、第１ベース基板１０と一体化されている。
【００２８】
図４に示すように、第２ベース基板１１には、貫通部１１ａが形成されている。貫通部１１ａは、四隅が丸みを帯びた平面視長方形状に形成されている。貫通部１１ａの内側面は、キャビティＣの側壁の一部を構成している（図３参照）。貫通部１１ａの幅方向Ｗ両側の内側面には、内方に突出する実装部１４Ａ，１４Ｂが設けられている。実装部１４Ａ，１４Ｂは、貫通部１１ａの長手方向Ｌの略中央に形成されている。
【００２９】
シールリング１２は、第１ベース基板１０および第２ベース基板１１の外形よりも一回り小さい導電性の枠状部材であり、第２ベース基板１１の上面に接合されている。具体的には、シールリング１２は、銀ロウ等のロウ材や半田材等による焼付けによって第２ベース基板１１上に接合、あるいは、第２ベース基板１１上に形成（例えば、電解メッキや無電解メッキの他、蒸着やスパッタリング等により）された金属接合層に対する溶着等によって接合されている。
【００３０】
シールリング１２の材料としては、例えばニッケル基合金等が挙げられ、具体的にはコバール、エリンバー、インバー、４２−アロイ等から選択すれば良い。特に、シールリング１２の材料としては、セラミックス製とされている第１ベース基板１０および第２ベース基板１１に対して熱膨張係数が近いものを選択することが好ましい。例えば、第１ベース基板１０および第２ベース基板１１として、熱膨張係数６．８×１０-6／℃のアルミナを用いる場合には、シールリング１２としては、熱膨張係数５．２×１０-6／℃のコバールや、熱膨張係数４．５〜６．５×１０-6／℃の４２−アロイを用いることが好ましい。
【００３１】
図３に示すように、封口板６は、シールリング１２上に重ねられた導電性基板であり、シールリング１２に対する接合によってパッケージ本体５に対して気密に接合されている。封口板６、シールリング１２、第２ベース基板１１の貫通部１１ａ、および第１ベース基板１０の上面により画成された空間は、気密に封止されたキャビティＣとして機能する。
【００３２】
封口板６の溶接方法としては、例えばローラ電極を接触させることによるシーム溶接や、レーザー溶接、超音波溶接等が挙げられる。また、封口板６とシールリング１２との溶接をより確実なものとするため、互いになじみの良いニッケルや金等の接合層を、少なくとも封口板６の下面と、シールリング１２の上面とにそれぞれ形成することが好ましい。
【００３３】
図４に示すように、第２ベース基板１１の実装部１４Ａ，１４Ｂの上面には、圧電振動片３との接続電極である一対の電極パッド２０Ａ，２０Ｂが形成されている。また、第１ベース基板１０の下面には、一対の外部電極２１Ａ，２１Ｂが長手方向Ｌに間隔をあけて形成されている。電極パッド２０Ａ，２０Ｂおよび外部電極２１Ａ，２１Ｂは、例えば蒸着やスパッタリング等で形成された単一金属による単層膜、または異なる金属が積層された積層膜であり、不図示の配線を介して互いにそれぞれ導通している。
【００３４】
（圧電振動片）
図５は、実施形態に係る圧電振動片を一方主面側から見た平面図である。なお、図５では、わかりやすくするために後述する電極４１〜４６に便宜上ハッチングを付している。
図５に示すように、圧電振動片３は、圧電板３０と、圧電板３０上に形成された２系統の電極４１〜４８と、を主に備える。なお、圧電振動子１の長手方向Ｌ、幅方向Ｗおよび厚さ方向Ｔは、圧電振動片３の長手方向、幅方向および厚さ方向と一致している。したがって、以下の説明では、圧電振動片３の長手方向、幅方向および厚さ方向の各方向について、圧電振動子１の長手方向Ｌ、幅方向Ｗおよび厚さ方向Ｔの各方向と同一の符号を付して説明する。
【００３５】
圧電板３０は、水晶やタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料から形成されている。圧電板３０は、一対の振動腕部（第１振動腕部３１および第２振動腕部３２）と、基部３５と、一対の支持腕部（第１支持腕部３３および第２支持腕部３４）と、を備えている。圧電板３０は、長手方向Ｌに沿う中心軸Ｏに対して、厚さ方向Ｔから見た平面視形状が略対称となるように形成されている。なお、本実施形態では、圧電板３０を形成する圧電材料として水晶を例に挙げて説明する。
【００３６】
各振動腕部３１，３２は、長手方向Ｌに延在するとともに幅方向Ｗに並んで平行に配置されている。各振動腕部３１，３２は、基端部を固定端とし、先端部を自由端として振動する。各振動腕部３１，３２は、基端に位置する本体部３１Ａ，３２Ａと、先端に位置する錘部３１Ｂ，３２Ｂと、を有している。
【００３７】
各振動腕部３１，３２の本体部３１Ａ，３２Ａは、それぞれ各振動腕部３１，３２の基端部から長手方向Ｌに沿って延出している。本体部３１Ａ，３２Ａには、溝部３７が形成されている。溝部３７は、本体部３１Ａ，３２Ａの両主面上において、厚さ方向Ｔに凹むとともに、長手方向Ｌに沿って延在している。溝部３７は、各振動腕部３１，３２の基端部から、本体部３１Ａ，３２Ａの先端に亘って形成されている。
【００３８】
各振動腕部３１，３２の本体部３１Ａ，３２Ａの外表面上には、２系統の励振電極（第１励振電極４１および第２励振電極４２）が設けられている。各励振電極４１，４２は、所定の駆動電圧が印加されたときに、各振動腕部３１，３２を幅方向Ｗに振動させる。各励振電極４１，４２は、互いに電気的に絶縁された状態でパターニングされている。
具体的に、第１振動腕部３１の溝部３７上と、第２振動腕部３２の両側面上と、に第１励振電極４１が主に形成されている。また、第１振動腕部３１の両側面上と、第２振動腕部３２の溝部３７上と、に第２励振電極４２が主に形成されている。
【００３９】
各振動腕部３１，３２の錘部３１Ｂ，３２Ｂは、それぞれ本体部３１Ａ，３２Ａの先端から長手方向Ｌに沿って延出している。錘部３１Ｂ，３２Ｂは、平面視矩形状であって、幅方向Ｗにおける幅が本体部３１Ａ，３２Ａよりも広くなっている。これにより、各振動腕部３１，３２の先端の質量および振動時の慣性モーメントを増大させることができるので、錘部３１Ｂ，３２Ｂを有しない圧電振動片と比較して各振動腕部３１，３２を短縮することができる。
【００４０】
錘部３１Ｂ，３２Ｂの主面上には、重り金属膜５０が形成されている。重り金属膜５０は、各振動腕部３１，３２の先端における質量を増加させ、各振動腕部３１，３２を短縮したときに、共振周波数の上昇を抑制するために設けられている。本実施形態では、重り金属膜５０は、第１励振電極４１または第２励振電極４２と一体に形成されている。
【００４１】
基部３５は、各振動腕部３１，３２の基端部同士を長手方向Ｌにおける一端部において一体に接続している。基部３５の長手方向Ｌにおける他端部には、基部３５の一方主面３５ａから厚さ方向Ｔに凹む基部凹部３６（第２凹部、凹部）が形成されている。基部凹部３６は、平面視矩形状に形成され、基部３５の長手方向Ｌにおける他端側の第１側面３５ｂから、長手方向Ｌに沿って基部３５の内側に向かって延びている。基部凹部３６は、基部３５の幅方向Ｗにおける中心部に形成されている。基部凹部３６の長手方向Ｌにおける寸法をＬ１とし、基部３５の長手方向Ｌにおける寸法をＬ２としたとき、Ｌ１≦Ｌ２／２となっている。
【００４２】
図６は、実施形態に係る圧電振動片の基部の第１側面を長手方向から見た側面図である。図７は、図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図である。なお、図６では、わかりやすくするために電極４７，４８に便宜上ハッチングを付している。
図６および図７に示すように、基部凹部３６は、幅方向Ｗの両側に設けられた一対の側壁面３６ａ，３６ｂと、一対の側壁面３６ａ，３６ｂの間に設けられた底面３６ｃと、を有している。一対の側壁面３６ａ，３６ｂは、長手方向Ｌおよび厚さ方向Ｔに沿うように形成されている。底面３６ｃは、水晶の自然結晶面であって厚さ方向Ｔに対して傾斜する複数の斜面により形成されている。底面３６ｃは、長手方向Ｌにおける各振動腕部３１，３２側の端部において、基部３５の一方主面３５ａと接続している。
【００４３】
図６に示すように、基部３５の第１側面３５ｂには、矩形状の切断面３８が形成されている。切断面３８は、水晶の自然結晶面とは異なる面により形成され、例えば波状の凹凸を有する不均一な面となっている。切断面３８は、長手方向Ｌから見て、厚さ方向Ｔにおける基部凹部３６の底部から基部３５の他方主面３５ｃに亘って形成されている。
【００４４】
図５に示すように、各支持腕部３３，３４は、平面視でＬ字状に形成され、基部３５および各振動腕部３１，３２（本体部３１Ａ，３２Ａ）を幅方向Ｗの外側から取り囲んでいる。具体的に、各支持腕部３３，３４は、基部３５における幅方向Ｗの両側面から幅方向Ｗの外側に向けて突設された後、長手方向Ｌに沿って各振動腕部３１，３２と平行に延在している。
【００４５】
各支持腕部３３，３４の主面上には、圧電振動片３をパッケージ２に実装する際のマウント部として、マウント電極（第１マウント電極４３および第２マウント電極４４）がそれぞれ設けられている。具体的に、第１マウント電極４３は、第２支持腕部３４の先端付近に配置され、第２マウント電極４４は、第１支持腕部３３の先端付近に配置されている。
【００４６】
２系統の励振電極４１，４２と、２系統のマウント電極４３，４４とは、２系統の引き回し電極（第１引き回し電極４５および第２引き回し電極４６）によりそれぞれ導通されている。第１引き回し電極４５は、第２支持腕部３４から、基部３５を経由して各振動腕部３１，３２に至る経路に形成されている。第２引き回し電極４６は、第１支持腕部３３から、基部３５を経由して各振動腕部３１，３２に至る経路に形成されている。
各励振電極４１，４２、各マウント電極４３，４４および各引き回し電極４５，４６は、例えば厚さ方向Ｔから見た平面視形状が一致するように圧電板３０の両主面上に形成されている。
【００４７】
図６に示すように、圧電板３０の側面上には、２系統の側面電極４７，４８が形成されている。側面電極４７は、第１励振電極４１と導通している。側面電極４８は、第２励振電極４２と導通している。側面電極４７，４８は、互いに絶縁された状態で形成されている。側面電極４７，４８は、基部凹部３６の底面３６ｃから切断面３８に至る領域を挟んで、幅方向Ｗに分割されている。
【００４８】
図２および図３に示すように、上記のように構成された圧電振動片３は、気密封止されたパッケージ２のキャビティＣ内に収容されている。圧電振動片３は、各支持腕部３３，３４が実装部１４Ａ，１４Ｂに設けられた２つの電極パッド２０Ａ，２０Ｂにそれぞれ導電性接着剤を介して電気的および機械的に接合されている。これにより、圧電振動片３の各振動腕部３１，３２は、基部３５を介して片持ち支持されるとともに、第１マウント電極４３が電極パッド２０Ｂに対して電気的に接続され、第２マウント電極４４が電極パッド２０Ａに対して電気的に接続される（図５参照）。
【００４９】
なお、各支持腕部３３，３４を電極パッド２０Ａ，２０Ｂに接合する導電性接合材として、導電性接着剤の代わりに金属バンプを使用することも可能である。導電性接着剤と金属バンプの共通点は、接合初期の段階において流動性を持ち、接合後期の段階において固化して接合強度を発現する性質の導電性接合材であるということである。
【００５０】
外部電極２１Ａ，２１Ｂに所定の電圧が印加されると、図５に示す各励振電極４１，４２に電流が流れ、各励振電極４１，４２間に電界が発生する。各振動腕部３１，３２は、各励振電極４１，４２間に発生する電界による逆圧電効果によって例えば互いに接近、離間する方向（幅方向Ｗ）に所定の共振周波数で振動する。各振動腕部３１，３２の振動は、時刻源、制御信号のタイミング源やリファレンス信号源などとして用いられる。
【００５１】
（圧電振動片の製造方法）
次に、本実施形態の圧電振動片３の製造方法について説明する。なお、以下の説明における各構成部品の符号については、図５および図６を参照されたい。
図８は、実施形態に係る圧電振動片の製造方法を示すフローチャートである。図９から図１１は、実施形態に係る圧電振動片の製造方法を説明するための工程図であって、図９および図１０はウエハを一方主面側から見た部分平面図であり、図１１は図１０に示すウエハの斜視図である。
図８に示すように、本実施形態の圧電振動片３の製造方法は、外形形成工程Ｓ１０と、凹部形成工程Ｓ２０と、電極形成工程Ｓ３０と、重り金属膜形成工程Ｓ４０と、個片化工程Ｓ５０と、を有する。
【００５２】
（外形形成工程）
まず外形形成工程Ｓ１０を行う。図９に示すように、外形形成工程Ｓ１０では、ウエハ６０に、複数の圧電板３０と、長手方向Ｌに延びる連結部６１を介して各圧電板３０を支持するフレーム部６２と、を形成する。
具体的には、フォトリソグラフィ技術によってウエハ６０の両面に、圧電板３０、連結部６１およびフレーム部６２の外形形状に対応する形状のマスク（外形マスク）を形成する。次いで、ウエハ６０をウェットエッチング加工する。これにより、外形マスクにマスクされていない領域を選択的に除去して、複数の圧電板３０、連結部６１およびフレーム部６２の外形形状が形成される。このとき、各圧電板３０は、幅方向Ｗに並んで配置され、連結部６１を介してフレーム部６２に連結された状態となっている。また、ウエハ６０の外表面のうち、ウェットエッチングにより形成された端面（側面）は、水晶の自然結晶面となっている。
【００５３】
ここで、連結部６１は、フレーム部６２と、圧電板３０の基部３５のうち、長手方向Ｌにおける各振動腕部３１，３２とは反対側の端縁と、を連結している。連結部６１は、長手方向Ｌに沿ってフレーム部６２から圧電板３０の基部３５に向かって延びている。連結部６１の幅方向Ｗにおける幅は、フレーム部６２から圧電板３０の基部３５に向かって漸次狭くなっている。連結部６１と圧電板３０との境界部は、基部３５の端縁の幅方向Ｗにおける中央部に設けられている。
【００５４】
（凹部形成工程）
続いて凹部形成工程Ｓ２０を行う。図１０に示すように、凹部形成工程Ｓ２０では、ウエハ６０にエッチング加工を行い、厚さ方向Ｔに凹むとともに幅方向Ｗに連結部６１を横断する連結部凹部６４（第１凹部）と、厚さ方向Ｔに凹むとともに連結部凹部６４から圧電板３０に向かって延びる基部凹部３６と、各振動腕部３１，３２の両主面上において厚さ方向Ｔに凹むとともに長手方向Ｌに沿って延びる溝部３７と、を形成する。
【００５５】
具体的には、フォトリソグラフィ技術によってウエハ６０の一方主面６０ａ上に連結部凹部６４、基部凹部３６および溝部３７の形状に対応する形状のマスクを形成するとともに、ウエハ６０の他方主面上に溝部３７の形状に対応する形状のマスクを形成する。次いで、ウェットエッチング加工により、連結部凹部６４、基部凹部３６および溝部３７がウエハ６０を貫通しない程度にウエハ６０に対してハーフエッチングを行う。これにより、ウエハ６０には、連結部凹部６４、基部凹部３６および溝部３７が形成される。
【００５６】
ここで、図１１に示すように、連結部凹部６４は、幅方向Ｗに沿って一様に形成され、幅方向Ｗの両端部が幅方向Ｗの外側に向けて開口している。連結部凹部６４は、長手方向Ｌの両側に設けられた一対の側壁面６４ａ，６４ｂと、一対の側壁面６４ａ，６４ｂの間に設けられた底面６４ｃと、を有している。一対の側壁面６４ａ，６４ｂは、幅方向Ｗおよび厚さ方向Ｔに沿うように形成されている。側壁面６４ｂは、基部３５の長手方向Ｌにおける連結部６１側の側面（第１側面３５ｂ）と面一に形成されている。底面６４ｃは、長手方向Ｌおよび幅方向Ｗに沿うように形成されている。
【００５７】
図１０に示すように、基部凹部３６は、上述した一対の側壁面３６ａ，３６ｂと、底面３６ｃと、を有している。基部凹部３６は、長手方向Ｌにおける連結部６１側の端部において連結部凹部６４内と連通している。底面３６ｃには、水晶の自然結晶面であって厚さ方向Ｔに対して傾斜する複数の傾斜面がウェットエッチングにより形成される。底面３６ｃは、長手方向Ｌにおける連結部６１側の端部において、連結部凹部６４の底面６４ｃと接続している。また、底面３６ｃは、長手方向Ｌにおける各振動腕部３１，３２側の端部において、基部３５の一方主面３５ａと接続している。
【００５８】
（電極形成工程）
続いて電極形成工程Ｓ３０を行う。電極形成工程Ｓ３０は、ウエハ６０に金属膜をパターニングして、圧電板３０に対して２系統の電極４１〜４８を形成する。
具体的には、ウエハ６０の主面上および側面上にスパッタリング法や蒸着法などにより金属膜を成膜する。金属膜は、金等の金属の単層膜や、クロム等の金属を下地層とし、金等の金属を上地層とした積層膜などで形成されている。
【００５９】
次いで、フォトリソグラフィ技術によって、金属膜の表面に各電極４１〜４６の外形形状に対応する形状のレジスト材料からなるマスク（電極マスク）を形成する。
より詳細には、金属膜の表面にポジ型のフォトレジストを塗布してフォトレジスト膜を形成し、フォトマスクを介して幅方向Ｗから光を照射してフォトレジスト膜を露光する。このとき、連結部凹部６４の底面６４ｃ、および基部凹部３６の底面３６ｃには、光が照射される。次いで、フォトレジスト膜を現像して、電極マスクを形成する。なお、ウエハ６０の側面（圧電板３０の側面や連結部６１の側面）は、厚さ方向Ｔに沿うように形成されているので、ウエハ６０の側面上に配置されたフォトレジストには、露光時に光を照射することが困難となる。このため、ウエハ６０の側面上に成膜された金属膜は、電極マスクに覆われた状態となっている。
【００６０】
次いで、金属膜をエッチング加工し、電極マスクにマスクされていない領域の金属膜を選択的に除去する。これにより、圧電板３０に対して各励振電極４１，４２、各マウント電極４３，４４および各引き回し電極４５，４６が形成される。また、連結部凹部６４の底面６４ｃ、および基部凹部３６の底面３６ｃは、金属膜が除去され田状態となる。さらに、圧電板３０の側面上には、側面電極４７，４８が形成される。なお、電極マスクは、基部凹部３６の底面３６ｃにおいて開口しているので、側面電極４７，４８は、基部凹部３６の底面３６ｃを挟んで幅方向Ｗの両側で分割されて電気的に絶縁されている。
【００６１】
（重り金属膜形成工程）
続いて重り金属膜形成工程Ｓ４０を行う。重り金属膜形成工程Ｓ４０では、各振動腕部３１，３２の錘部３１Ｂ，３２Ｂの表面に周波数調整用の重り金属膜５０を形成する。重り金属膜５０は、例えば蒸着等により形成することができる。なお、重り金属膜５０は、電極形成工程Ｓ３０において各電極４１〜４８と同時に形成されてもよい。
【００６２】
（個片化工程）
続いて個片化工程Ｓ５０を行う。個片化工程Ｓ５０では、連結部６１を連結部凹部６４において切断して、圧電板３０を個片化する。
具体的には、各圧電板３０をフレーム部６２に対して折り曲げるようにして、各連結部６１を切断する。このとき、連結部６１の断面積は連結部凹部６４において最も小さくなっているので、連結部６１は連結部凹部６４において切断される。これにより、図６に示すように、圧電板３０の基部３５の第１側面３５ｂのうち、連結部凹部６４に対応する部分は、水晶の自然結晶面とは異なる切断面３８となる。切断面３８は、例えば波状の凹凸を有する不均一な面となっている。本実施形態では、連結部６１は、連結部凹部６４の側壁面６４ｂと底面６４ｃとが接続する隅部において切断され、切断面３８が基部３５の第１側面３５ｂと面一となっている。これにより、図７に示すように、切断面３８は、基部凹部３６の底面３６ｃに対して直接接続された状態となる。
以上により、１枚のウエハ６０から、複数の圧電振動片３を一度に複数製造することができる。
【００６３】
このように、本実施形態の圧電振動片３の製造方法によれば、基部凹部３６の底面３６ｃには厚さ方向Ｔに対して傾斜した傾斜面が形成されているので、電極形成工程Ｓ３０において斜め露光することなく基部凹部３６の底面３６ｃ上に成膜された金属膜を除去することができる。また、連結部６１を横断する連結部凹部６４の底面６４ｃは、基部凹部３６の底面３６ｃを介して基部３５の一方主面３５ａに接続している。このため、連結部凹部６４の底面６４ｃから、基部凹部３６の底面３６ｃを通って、基部３５の一方主面３５ａに至る一連の領域上に成膜された金属膜を電極形成工程Ｓ３０において除去することができる。
ここで、連結部６１の断面積は、連結部凹部６４において局所的に小さくなるので、個片化工程Ｓ５０で連結部６１を切断する際には、連結部凹部６４において連結部６１を切断することができる。個片化工程Ｓ５０で連結部６１を切断すると、基部３５の第１側面３５ｂには、金属膜が成膜されていない切断面３８が露出する。切断面３８は、基部凹部３６の底面３６ｃに対して直接接続されるので、圧電板３０の側面に成膜された金属膜を、切断面３８および基部凹部３６の底面３６ｃを挟んだ両側で分断することができる。
以上により、斜め露光を行うことなく圧電板３０の側面に成膜された金属膜を分割して２系統の側面電極４７，４８を形成できる。したがって、連結部６１に連結部凹部６４を設けることにより個片化時に圧電振動片３が損傷することを防止しつつ、製造効率の低下を抑制できる。
【００６４】
また、本実施形態の圧電振動片３によれば、基部３５の第１側面３５ｂから内側に向かって延びる基部凹部３６には、厚さ方向Ｔに対して傾斜した傾斜面（底面３６ｃ）が形成されているので、電極形成工程Ｓ３０において斜め露光することなく、基部凹部３６の底面３６ｃ上に成膜された金属膜を除去することができる。また、第１側面３５ｂには基部凹部３６の底面３６ｃに接続された切断面３８が形成されている。このため、圧電板３０を個片化する前の工程において圧電板３０を含むウエハ６０に金属膜を成膜することで、圧電板３０を個片化した際に形成される切断面３８には、金属膜が成膜されていない状態とすることができる。
以上により、斜め露光を行うことなく圧電板３０の側面に成膜された金属膜を基部凹部３６の底面３６ｃおよび切断面３８において分割して、２系統の側面電極４７，４８を互いに絶縁させることができるので、圧電振動片３の製造効率の低下を抑制でき、低コストな圧電振動片３とすることができる。
【００６５】
また、長手方向Ｌにおいて基部凹部３６の寸法Ｌ１を基部３５の寸法Ｌ２の半分以下とすることで、基部３５の剛性が低下することによる製造時の基部３５の損傷を防ぐことができる。また、基部凹部３６が一対の振動腕部３１，３２に近接することを抑制できるので、振動腕部３１，３２の振動が基部凹部３６に伝搬して不要な振動を誘発することを抑制できる。したがって、高品質な圧電振動片３を提供できる。
【００６６】
また、基部凹部３６が一対の振動腕部３１，３２が並ぶ幅方向Ｗにおける中心部に形成されているので、基部３５に基部凹部３６を形成することによって圧電振動片３の形状の対称性が低下することを防止できる。これにより、一対の振動腕部３１，３２から基部３５に伝搬した振動を基部３５において打ち消し合うことができ、圧電振動片３の振動特性の低下を防止できる。したがって、高品質な圧電振動片３を提供できる。
【００６７】
また、本実施形態の圧電振動子１は、上述した圧電振動片３を備えるので、低コストかつ高品質な圧電振動子１とすることができる。
【００６８】
なお、上記実施形態では、切断面３８は、基部凹部３６の底面３６ｃに対して直接接続されているが、これに限定されない。例えば個片化工程Ｓ５０において連結部６１が連結部凹部６４の側壁面６４ａと底面６４ｃとが接続する隅部において切断されると、切断面３８は、基部凹部３６の底面３６ｃに対して、連結部凹部６４の底面６４ｃを介して接続された状態となる。この場合であっても、底面６４ｃ上の金属膜が電極形成工程Ｓ３０において除去されているので、基部凹部３６の底面３６ｃから連結部凹部６４の底面６４ｃを通って切断面３８に至る領域を挟んで、側面電極４７，４８を幅方向Ｗに分割できる。
【００６９】
また、上記実施形態では、基部凹部３６は基部３５に１個形成されているが、これに限定されない。
図１２は、実施形態の第１変形例に係る圧電振動片の製造方法を説明するための工程図であって、ウエハを一方主面側から見た部分平面図である。
図１２に示すように、基部凹部３６は、基部３５に複数（図示の例では２個）形成されていてもよい。この構成によれば、側面電極４７，４８をより確実に幅方向Ｗに分割することができる。なおこの場合は、複数の基部凹部３６を中心軸Ｏ（図５参照）に対して対称となるように配置することが望ましい。これにより、基部３５に複数の基部凹部３６を形成することによって圧電振動片３の形状の対称性が低下することを防止できる。
【００７０】
また、上記実施形態では、連結部凹部６４の全体が連結部６１に形成されているが、これに限定されない。
図１３は、実施形態の第２変形例に係る圧電振動片の製造方法を説明するための工程図であって、ウエハを一方主面側から見た部分平面図である。
連結部凹部６４は、少なくとも一部が連結部６１に形成されていればよく、例えば図１３に示すように、連結部６１および基部３５の両方に跨って形成されていてもよい。
【００７１】
図１４は、実施形態の第３変形例に係る圧電振動片の製造方法を説明するための工程図であって、ウエハを一方主面側から見た部分平面図である。
また、図１４に示すように、連結部６１には、厚さ方向Ｔに凹むとともに、連結部凹部６４からフレーム部６２側に向かって延びる凹部６５が形成されていてもよい。凹部６５の底面は、基部凹部３６の底面３６ｃと同様に、水晶の自然結晶面であって厚さ方向Ｔに対して傾斜する複数の斜面により形成されている。これにより、連結部凹部６４の側壁面６４ａ上に形成された金属膜を、凹部６５を挟んで幅方向Ｗに分割することができる。
【００７２】
なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記実施形態において、圧電振動片３は、各支持腕部３３，３４が各振動腕部３１，３２の外側に配置された、いわゆるサイドアーム型の振動片であった。しかしながらこれに限定されず、圧電振動片は、例えば１つの支持腕部が一対の振動腕部の間に配置された、いわゆるセンターアーム型の振動片や、支持腕部を備えていない振動片であってもよい。また、各振動腕部に溝部が形成されていない構成であってもよい。
【００７３】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１…圧電振動子  ２…パッケージ  ３…圧電振動片  ３０…圧電板  ３１…第１振動腕部  ３２…第２振動腕部  ３５…基部  ３６…基部凹部（第２凹部、凹部）  ３６ｃ…基部凹部の底面（傾斜面）  ３８…切断面  ４１…第１励振電極（電極）  ４２…第２励振電極（電極）  ４３…第１マウント電極（電極）  ４４…第２マウント電極（電極）  ４５…第１引き回し電極（電極）  ４６…第２引き回し電極（電極）  ４７，４８…側面電極（電極）  ６０…ウエハ  ６１…連結部  ６２…フレーム部  ６４…連結部凹部（第１凹部）  ６４ｃ…連結部凹部の底面（第１凹部の底面）
【図１】
2017092787.tif 000003
【図２】
2017092787.tif 000004
【図３】
2017092787.tif 000005
【図４】
2017092787.tif 000006
【図５】
2017092787.tif 000007
【図６】
2017092787.tif 000008
【図７】
2017092787.tif 000009
【図８】
2017092787.tif 000010
【図９】
2017092787.tif 000011
【図１０】
2017092787.tif 000012
【図１１】
2017092787.tif 000013
【図１２】
2017092787.tif 000014
【図１３】
2017092787.tif 000015
【図１４】
2017092787.tif 000016