(57)【要約】【課題】低いＣＩ値の水晶振動子片を提供する。【解決手段】振動する複数の脚部と、これら複数の脚部の間に所定の間隙幅で設けられた１つ以上の又部と、前記複数の脚部が接続された基部とを備え、エッチングによって製造される水晶振動子片において、前記基部の一端側に前記基部から水晶結晶軸の−Ｘ軸側に突出した第１肩部と、前記基部の他端側に前記基部から水晶結晶軸の＋Ｘ軸側に突出した第２肩部とを有し、前記第１肩部の突出幅は、前記間隙幅と等しいことを特徴とする。これにより、振動する脚部の周波数バランスを合わせることができ、振動損失が少ない低いＣＩ値を有する水晶振動子片を提供できる。【選択図】図１
2009094844.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動する複数の脚部と、これら複数の脚部の間に所定の間隙幅で設けられた１つ以上の又部と、前記複数の脚部が接続された基部とを備え、エッチングによって製造される水晶振動子片において、
前記基部の一端側に前記基部から水晶結晶軸の−Ｘ軸側に突出した第１肩部と、前記基部の他端側に前記基部から水晶結晶軸の＋Ｘ軸側に突出した第２肩部と、を有し、
前記第１肩部の突出幅は、前記間隙幅と等しいことを特徴とする水晶振動子片。
【請求項２】
振動する２本の脚部と、これら２本の脚部が接続された基部と、この基部に接続され前記２本の脚部の間に設けられた中央脚と、前記２本の脚部と前記中央脚との間のそれぞれに所定の間隙幅で設けられた２つの又部とを備え、エッチングによって製造される水晶振動子片において、
前記基部の一端側に前記基部から水晶結晶軸の−Ｘ軸側に突出した第１肩部と、前記基部の他端側に前記基部から水晶結晶軸の＋Ｘ軸側に突出した第２肩部と、を有し、
前記第１肩部の突出幅は、前記間隙幅と等しいことを特徴とする水晶振動子片。
【請求項３】
前記第２肩部の突出幅は、前記第１肩部の突出幅と等しいことを特徴とする請求項１または２に記載の水晶振動子片。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶エッチングで製造される水晶振動子片に関し、特に振動損失が抑制され低いＣＩ値を有する水晶振動子片に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子デバイスの小型化と高性能化が進み、水晶振動子にも小型化と低消費電力化、すなわち低いＣＩ値（クリスタルインピーダンス）化が求められるようになってきた。水晶振動子において低いＣＩ値を実現するには、目的とする振動以外の振動損失を抑制する必要がある。
【０００３】
時計や携帯電話の時計用などに利用されている音叉型の水晶振動子は、水晶ウェハから所望の形状の水晶振動子片を切り出す工程、水晶振動子片を発振させるための電極を形成する工程、電極が形成された水晶振動子片を容器に実装する工程などによって製造される。特に、水晶振動子片の形状は振動を決定する大きな要素であるため、水晶ウェハから水晶振動子片を切り出す工程が適切でないと、振動損失は増大し、結果として高いＣＩ値を有する水晶振動子片となってしまう。
【０００４】
図５に示すように、音叉型水晶振動子片１０は、水晶のＺ軸に垂直な面でカットされたＺ板や、Ｚ板からＸ軸回りに数度回転させた水晶ウェハ１００などから加工される。回転角は大抵の場合、０〜１０度程度である。Ｘ軸周りに回転させた後の結晶軸はＸ、Ｙ’、Ｚ’となる。すなわち水晶ウェハ１００の主面はＸ−Ｙ’面ということになる。
【０００５】
図７は水晶ウェハ１００から切り出した後の水晶振動子片１０を正面から見た概略図である。水晶振動子片１０は、支持部１１、基部１２、および脚部１３ａ、１３ｂ、基部１２から突出した肩部１４ａ、１４ｂから構成されている。振動する部分は脚部１３ａ、１３ｂであり、Ｘ軸を幅方向に、Ｙ’軸を長手方向に、Ｚ’軸を厚み方向に持つ。
【０００６】
水晶ウェハ１００からこの水晶振動子片１０を切り出す工程には、小型の水晶振動子片を精度よく安価に大量生産できる、フォトリソグラフィとウェットエッチングを利用した方法が用いられている。
【０００７】
このウェットエッチングによる水晶振動子片の製造方法は、図６に示すように水晶ウェハ１００の表裏両面に水晶振動子形状の金属耐食膜でできたエッチングマスク２００を形成し、フッ酸系のエッチング液に浸すことによって行われる。エッチングマスク２００に覆われていない部分はエッチング液に溶解し、結果として水晶振動子片１０が得られる。
【０００８】
水晶には異方性があるため、その結晶方位によってエッチングされる速度が異なる。よって、エッチング後の水晶振動子片１０には、図７に示すように残渣３０〜３３が形成される。他の部分にも残渣は形成されるが、ここでは問題となる残渣のみ示した。
【０００９】
図７に示した基部１２と脚部１３ａ、１３ｂの付け根付近にできる残渣３０〜３３に注目する。これらの残渣は、前述した水晶の異方性から脚部１３ａ、１３ｂの中心線（Ｙ’軸方向）に対してそれぞれ左右対称にはならず非対称に形成される。水晶結晶軸の−Ｘ側の脚部である第１脚部１３ａの−Ｘ側には、基部１２の一端側に基部１２から水晶結晶軸の−Ｘ側に突出した第１肩部１４ａが形成され、水晶結晶軸の＋Ｘ側の脚部である第２脚部１３ｂの＋Ｘ側には、基部１２の他端側に基部１２から水晶結晶軸の＋Ｘ側に突出した第２肩部１４ｂが形成されている。
【００１０】
第１脚部１３ａと第２脚部１３ｂとの間には、基部１２への付け根でもある又部１６を備える。いずれの脚部もそれぞれの−Ｘ側に大きな角度を持った残渣３０、３３が形成されるが、その構造の違いにより第２脚部１３ｂに形成された残渣３３は大きく、第１脚部１３ａに形成された残渣３０は第1肩部１４ａの幅に制約されるため小さく形成される。よって第１脚部１３ａと第２脚部１３ｂには互いに異なった残渣が形成される。
【００１１】
音叉型振動子の振動脚の共振周波数は脚幅に比例して決まる。大きな残渣３３が形成される第２脚部１３ｂは等価的に脚幅が増えたものとみなされ共振周波数は高くなり、小さな残渣３０が形成された第１脚部１３ａとは異なった共振周波数を持つことになる。このように、左右脚の共振周波数が異なると、音叉の屈曲振動のバランスが崩れてしまい、振動損失の原因となる。その結果、音叉型水晶振動子片のＣＩ値を上昇させることになる。
【００１２】
この左右アンバランス問題を解決するための従来技術に、残渣によるアンバランスを解消するように、又部付近の形状をあらかじめ非対称にしておく方法や、基部肩部を斜めにしておく方法がある（例えば、特許文献１。）。
【特許文献１】特開２００５−１６７９９２（第９頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
図７に示したように通常の形状をした音叉型水晶振動子片を水晶エッチングによって製造すると、上述したような左右のアンバランスによるＣＩ値の上昇が問題になり、特に小型化を進めた場合には、正面の形状に対するＺ’軸方向の厚みが相対的に厚くなることで残渣も大きく形成され、その結果、左右のアンバランスの影響は大きくなるという問題があった。
【００１４】
また、特許文献１の手法で左右のバランスを合わせようとした場合には、形状の微調整をしなければならないという手間を要し、また、少しの変更や質量のアンバランスが大きな影響を及ぼす又部付近の形状を作為的に調整するのは精度的にも難しい。また、エッチングの条件が変わるとバランスのとれる位置が変わる可能性もある。
【００１５】
本発明は、振動する複数の脚部に形成される残渣をほぼ同じ形状にして、振動する脚部の周波数のバランスを合わせ、振動損失が少なく低いＣＩ値を有する水晶振動子片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】
【００１６】
上記課題を解決するために本発明の水晶振動子片は、振動する複数の脚部と、これら複数の脚部の間に所定の間隙幅で設けられた１つ以上の又部と、前記複数の脚部が接続された基部とを備え、エッチングによって製造される水晶振動子片において、前記基部の一端側に前記基部から水晶結晶軸の−Ｘ軸側に突出した第１肩部と、前記基部の他端側に前記基部から水晶結晶軸の＋Ｘ軸側に突出した第２肩部とを有し、前記第１肩部の突出幅は、前記間隙幅と等しいことを特徴とする。
【００１７】
また、振動する２本の脚部と、これら２本の脚部が接続された基部と、この基部に接続され前記２本の脚部の間に設けられた中央脚と、前記２本の脚部と前記中央脚との間のそれぞれに所定の間隙幅で設けられた２つの又部とを備え、エッチングによって製造される水晶振動子片において、前記基部の一端側に前記基部から水晶結晶軸の−Ｘ軸側に突出した第１肩部と、前記基部の他端側に前記基部から水晶結晶軸の＋Ｘ軸側に突出した第２肩部とを有し、前記第１肩部の突出幅は、前記間隙幅と等しいことを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、又部付近に形成される残渣は、従来例のように第１肩部の突出幅が少ないことで十分な大きさの残渣が形成できないということがなく、振動する脚部にほぼ同じに残渣が形成される。そのため振動する脚部の周波数がそろいバランスがとれ、振動損失が少なくなり、低いＣＩ値となる。また、水晶の異方性により自動的に同じ残渣が形成されるので、作為的に調節する必要がなく、エッチング条件による誤差の影響も受けにくい。
【００１９】
また、前記第２肩部の突出幅は、前記第１肩部の突出幅と等しいことを特徴とする。この構成によれば、水晶振動子片全体での左右対称性が保たれ、振動損失が少なく低いＣＩ値となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、振動する複数の脚部に形成される残渣がどのような条件下においても自動的に、互いにほぼ同じ形状になるため、振動する脚部の周波数がそろい、振動損失が少ない低いＣＩ値を有する水晶振動子片が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態における水晶振動子片について図１〜図７を用いて説明する。
【００２２】
（第１の実施形態）
図１は本発明の水晶振動子片の正面図である。水晶振動子片１２０には支持部１１１、支持部１１１に接続された基部１１２、基部１１２に接続された２本の脚部１１３ａ、１１３ｂを備える。水晶結晶軸の−Ｘ軸側の脚部を第１脚部１１３ａ、＋Ｘ軸側の脚部を第２脚部１１３ｂとする。
【００２３】
基部１１２はその一端側に基部１１２から水晶結晶軸の−Ｘ軸側へ突出幅ａだけ突出した第１肩部１１４ａと、基部１１２の他端側に基部１１２から水晶結晶軸の＋Ｘ軸側へ突出幅ｃだけ突出した第２肩部１１４ｂが形成されている。ここでいう突出幅ａとは、複数ある脚部のうち、水晶の結晶軸の最も−Ｘ軸側にある脚部の−Ｘ軸側側面と、第１肩部１１４ａの−Ｘ軸側端部とのＸ軸方向の距離のことである。
【００２４】
また、ここでいう突出幅ｃとは、複数ある脚部のうち水晶の結晶軸の最も＋Ｘ軸側にある脚部の＋Ｘ軸側側面と、第２肩部１１４ｂの＋Ｘ軸側端部とのＸ軸方向の距離のことである。ここで、第１脚部１１３ａと第２脚部１１３ｂとの間に、基部１１２への付け根である又部１１６を備え、この又部１１６は間隙幅ｂとして設けられている。第１肩部の突出幅ａは又部１１６の間隙幅ｂと等しくなるように設定してある。
【００２５】
水晶振動子片１２０は水晶エッチングで製造し、水晶の異方性から、又部１１６付近には、残渣１３０、１３１、１３２、１３３が形成される。第１脚部１１３ａと第２脚部１１３ｂのそれぞれの＋Ｘ側には小さな角度を持った残渣１３２、１３１が形成され、これらは互いにほぼ同じ大きさとなる。また、第１脚部１１３ａと第２脚部１１３ｂのそれぞれの−Ｘ側には大きな角度を持った残渣１３０、１３３が形成される。
【００２６】
第１肩部１１４ａの突出幅ａが又部１１６の間隙幅ｂと同じであるため、残渣１３０も従来例のように肩部の突出幅が少なくて残渣が形成できないということはなく、残渣１３０、１３３は互いにほぼ同じ大きさに形成される。よって、第１脚部１１３ａと第２脚部１１３ｂには互いにほぼ同じ大きさの残渣が形成される。
【００２７】
そのため、第１脚部１１３ａと第２脚部１１３ｂはほぼ同じ共振周波数をもち、水晶振動子片１２０は、左右脚のバランスのとれた水晶振動子片となる。左右脚のバランスのと
れた水晶振動子片は、振動損失が少なくＣＩ値が低く抑えられる。
【００２８】
本実施形態の対比として、従来技術で図７に示した従来の第１肩部１４ａの突出幅ａが小さい場合の水晶振動子片１０を用いて説明する。第１脚部１３ａの−Ｘ側と第１肩部１４ａとの角に形成される残渣３０は、第１肩部の突出幅ａが小さく空間的に限られていることから、第２脚部１３ｂの−Ｘ側と又部１６の角に形成される残渣３３よりも小さく形成される。
【００２９】
水晶振動子片の脚部の共振周波数は脚部の幅によって決まるため、残渣３０が小さい第１脚部の周波数は低く、残渣３３が大きい第２脚部１３ｂの周波数は高くなる。これにより、第１脚部１３ａと第２脚部１３ｂの周波数が異なるので、周波数のバランスが崩れてＣＩ値が高くなる。
【００３０】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について、図２を用いて説明する。図２に示した水晶振動子片１２２では、第１肩部１１４ａの突出幅ａと又部１１６の間隙幅ｂと第２肩部１１４ｂの突出幅ｃがすべて同じ幅となっている。ここでいう突出幅ａ、突出幅ｂ、間隙幅ｂの意味は第１の実施形態で述べたものと同じである。
【００３１】
第１の実施形態と同じ理由で、第１脚部１１３ａに形成される残渣１３０および残渣１３２と、第２脚部１１３ｂに形成される残渣１３３および残渣１３１はほぼ同じ形状になり、第１脚部１１３ａと第２脚部１１３ｂの周波数のバランスがとれている。
【００３２】
さらに、第２肩部１１４ｂの突出幅ｃが第１肩部１１４ａの突出幅ａと同じに設定してあるので、水晶振動子片１２２の全体で見たとき、外形形状として左右の対称性が高く、よって振動状態も左右対称に近づき、左右対称性がない場合よりも振動損失が少なく低いＣＩ値の水晶振動子片が得られる。残渣のために、完全な左右の対称性は得られないが、肩部の突出幅が比較的大きな本発明の場合、第１肩部１１４ａと第２肩部１１４ｂの突出幅を同じにする効果は高い。
【００３３】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について図３を用いて説明する。本実施形態では、図３に示したように、第１脚部１１３ａ、第２脚部１１３ｂが隣り合わず、第１脚部１１３ａと第２脚部１１３ｂとの間に中央脚１１５がある構成となっている。
【００３４】
図３に示す水晶振動子片１２１は、２本の脚部１１３ａ、１１３ｂの間に中央脚１１５があり、第１脚部１１３ａ、第２脚部１１３ｂ、中央脚１１５は基部１１２で連結されている。支持部１１１は、水晶振動子片１２１を外部に固定するための支持部である。
【００３５】
基部１１２の一端側に、基部１１２から水晶結晶軸の−Ｘ軸側に突出幅ａで突出した第１肩部１１４ａが形成されている。基部１１２の他端側に、基部１１２から水晶結晶軸の＋Ｘ軸側に突出幅ｃで突出した第２肩部１１４ｂが形成されている。ここでいう突出幅ａ、突出幅ｂの意味は、第１の実施例で述べたものと同じである。
【００３６】
また、各脚部１１３ａおよび１１３ｂと中央脚１１５との間は間隙幅ｂに設定された又部１１６がそれぞれ形成されている。第１肩部１１４ａの突出幅ａと又部１１６の間隙幅ｂは同じになるように設定されている。
【００３７】
水晶エッチング後、第１脚部１１３ａにできる残渣１３０および１３２と第２脚部１１３ｂにできる残渣１３３および１３１は第１の実施形態と同様な理由からほぼ同じ形状に
なり、よって第１脚部１１３ａと第２脚部１１３ｂの周波数バランスは保たれて、ＣＩ値は低く抑えられる。
【００３８】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について図４を用いて説明する。本実施形態では、第３の実施形態で説明した第１肩部１１４ａと第２肩部１１４ｂとの突出幅ａ、ｃが同じ場合である。図４に示した水晶振動子片１２３のように、第１肩部１１４ａの突出幅ａと第２肩部１１４ｂの突出幅ｃを同じにしておくことで、水晶振動子片１２３の全体で見たときに左右対称性が良くなり、さらに振動損失が抑制され、ＣＩ値を低く抑えることができる。
【００３９】
第１から第４の実施形態で説明した水晶振動子片１２０、１２１、１２２、１２３の製造方法は、従来技術と同じで次のようにする。図５に示すように、音叉型水晶振動子片は、水晶のＺ軸に垂直な面でカットされたＺ板や、Ｚ板からＸ軸回りに数度回転させた水晶ウェハ１００などから加工される。回転角は大抵の場合、０〜１０度程度である。Ｘ軸周りに回転させた後の結晶軸はＸ、Ｙ’、Ｚ’となる。すなわち水晶ウェハ１００の主面はＸ−Ｙ’面ということになる。
【００４０】
水晶ウェハ１００から水晶振動子片を切り出す工程には、小型の水晶振動子片を精度よく安価に大量生産できる、フォトリソグラフィとウェットエッチングを利用した方法が用いられている。
【００４１】
このウェットエッチングによる水晶振動子片の製造方法は、図６に示すように水晶ウェハ１００の表裏両面に水晶振動子形状の金属耐食膜でできたエッチングマスク２００を形成し、フッ酸系のエッチング液に浸すことによって行われる。エッチングマスク２００に覆われていない部分はエッチング液に溶解し、結果として水晶振動子片が得られる。
【００４２】
以上、第１から４の実施形態に示したように、本発明によれば、振動する複数の脚部に自動的に、互いに同様の残渣が形成されるため、調整の手間も要らず、エッチング条件のばらつきにも影響しないため確実に振動する複数の脚部の周波数バランスを合わせることができる。
【００４３】
本発明は、又部、すなわち残渣の形成される場所の形状が直線で形成されていても、曲線で形成されていてもよい。また、小型化を進めた場合に水晶振動子片の長さを短くする必要がある場合には、第１脚部１１３ａ、第２脚部１１３ｂの先端に錘をつけた構造の水晶振動子片に本発明を適用してもよい。
【００４４】
また、本発明は２本の振動子脚部を持った水晶振動子片に限られたものではなく、３本以上の脚部をもった水晶振動子片にも適応できる。その場合も、第１肩部の突出幅と複数ある又部の間隙幅とがすべて同じ幅を持つ。この場合も、さらに第２肩部の突出幅も同じであるとなおよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施形態における水晶振動子片の正面を示した図である。
【図２】本発明の第２の実施形態における水晶振動子片の正面を示した図である。
【図３】本発明の第３の実施形態における水晶振動子片の正面を示した図である。
【図４】本発明の第４の実施形態における水晶振動子片の正面を示した図である。
【図５】水晶ウェハを表した図である。
【図６】水晶エッチング工程の一部を示した図である。
【図７】従来技術における水晶振動子片の正面を示した図である。
【符号の説明】
【００４６】
１００  水晶ウェハ
１０、１２０，１２１、１２２，１２３  水晶振動子片
１１、１１１  支持部
１２、１１２  基部
１３ａ、１１３ａ  第１脚部
１３ｂ、１１３ｂ  第２脚部
１４ａ、１１４ａ  第１肩部
１４ｂ、１１４ｂ  第２肩部
１５、１１５  中央脚
１６、１１６  又部
２００  エッチングマスク
ａ  第１肩部の突出幅
ｂ  又部の間隙幅
ｃ  第２肩部の突出幅
３０、３１、３２、３３、１３０、１３１、１３２、１３３  残渣
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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