【手続補正書】
【提出日】平成23年1月17日(2011.1.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電材からなる基部と、
前記基部から所定厚さで且つ所定の腕幅で平行に伸びる一対の振動腕と、
前記振動腕の先端の手前から先端側に向けて前記振動腕の腕幅が拡大されている一対の錘部と、を備え、
前記一対の錘部の断面形状は、前記一対の振動腕の中心となる中心軸を基準に点対称に形成されるとともに、前記錘部の少なくとも一部の厚さが前記所定厚さより薄く形成される音叉型圧電振動片。
【請求項２】
前記錘部の前記中心軸側の端部が薄く形成され、前記一対の振動腕が励振する際に、前記一対の薄く形成された部分は前記錘部の厚さ方向に空間を隔てていることを特徴とする請求項１に記載の音叉型圧電振動片。
【請求項３】
前記薄く形成された部分の厚さが前記所定厚さの半分より薄いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の音叉型圧電振動片。
【請求項４】
前記錘部の腕幅は、前記錘部の先端から前記基部方向に変化することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の音叉型圧電振動片。
【請求項５】
前記薄く形成された部分は、前記先端から基部に向けて腕幅が徐々に小さくなっていることを特徴とする請求項５に記載の音叉型圧電振動片。
【請求項６】
前記錘部のすべてが、前記所定厚さより薄く形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の音叉型圧電振動片。
【請求項７】
圧電材からなる基部と、
前記基部から所定厚さで且つ所定の腕幅で平行に伸びる一対の振動腕と、
前記振動腕の先端の手前から先端側に向けて前記振動腕の腕幅が拡大されている一対の錘部と、
前記一対の振動腕の両外側において前記基部の一端側から平行に伸びる一対の支持腕と、
前記支持腕と接続されるとともに前記基部及び前記振動腕を囲む外枠部と、を備え、
前記一対の錘部の断面形状は、前記一対の振動腕の中心となる中心軸を基準に点対称に形成されるとともに、前記錘部の少なくとも一部の厚さが前記所定厚さより薄いく形成される圧電フレーム。
【請求項８】
前記支持腕の断面形状は、前記一対の振動腕の中心となる中心軸を基準に点対称に形成されるとともに、前記支持腕の一部が前記所定厚さより薄く形成される請求項７に記載の圧電フレーム。
【請求項９】
前記錘部の両外側の端部が薄く形成され、前記一対の振動腕が励振する際に、前記両外側の端部が前記支持腕の薄く形成された部分と厚さ方向に空間を隔てていることを特徴とする請求項８に記載の圧電フレーム。
【請求項１０】
前記錘部の腕幅は、前記錘部の先端から前記基部方向に変化することを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれか一項に記載の圧電フレーム。
【請求項１１】
前記錘部の両外側の端部の厚さが前記振動腕の所定厚さの半分より薄いことを特徴とする請求項７ないし請求項１０に記載の圧電フレーム。
【請求項１２】
前記錘部のすべてが、前記振動腕の所定厚さの半分より薄いことを特徴とする請求項７ないし請求項１０に記載の圧電フレーム。
【請求項１３】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の音叉型圧電振動片と、
前記圧電振動片を覆う蓋部と、
前記圧電振動片を支えるベースと、を備えることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項１４】
請求項７から請求項１２のいずれか一項に記載の圧電フレームと、
前記圧電フレームの前記外枠部の一方の面に接合され、前記基部及び前記振動腕を覆う蓋部と、
前記外枠部の他方の面に接合されるベースと、を備えることを特徴とする圧電デバイス。
【請求項１５】
基部から所定厚さで平行に伸びる一対の振動腕とこの振動腕の先端に形成された錘部とを有する音叉型圧電振動片を製造する音叉型圧電振動片の製造方法において、
前記音叉型圧電振動片の外形を、前記音叉型圧電振動片の外形に対応する第一マスクを使って、前記所定厚さの圧電ウエハを露光する第一露光工程と、
前記錘部の断面形状の少なくとも一部が薄くなるように、前記一対の振動腕の中心となる中心軸を基準に点対称位置の前記錘部を露光する第二露光工程と、
前記振動腕の根元部に溝部を形成するように、前記振動腕の根元部を露光する第三露光工程と、
前記第一露光工程による圧電ウエハをエッチングする第一エッチング工程と、
前記第二露光工程による圧電ウエハをエッチングする第二エッチング工程と、
前記第三露光工程による圧電ウエハをエッチングする第三エッチング工程と、
を備えることを特徴とする音叉型圧電振動片の製造方法。
【請求項１６】
前記第二露光工程は前記薄く形成される部分に対応した第二マスクを使って露光し、前記第三露光工程は前記溝部に対応した第三マスクを使って露光し、
前記第二エッチング工程及び前記第三エッチング工程が別々に行われることを特徴とする請求項１５に記載の圧電フレームの製造方法。
【請求項１７】
前記第二露光工程及び前記第三露光工程は前記薄く形成される部分及び前記溝部に対応した第四マスクを使って一度に露光し、
前記第二エッチング工程及び前記第三エッチング工程が同時に行われることを特徴とする請求項１５に記載の圧電フレームの製造方法。
【請求項１８】
基部から所定厚さで平行に伸びる一対の振動腕及びこの振動腕の先端に形成された錘部を有する音叉型圧電振動片と、前記音叉型水晶振動片を囲む外枠と、前記基部から前記振動腕の外側で伸びて前記外枠に接続する支持腕と有する圧電フレームを製造する圧電フレームの製造方法において、
前記音叉型圧電振動片、前記外枠及び前記支持腕の外形を、前記音叉型圧電振動片、前記外枠及び前記支持腕の外形に対応する第一マスクを使って、前記所定厚さの圧電ウエハを露光する第一露光工程と、
前記錘部の断面形状の少なくとも一部が前記一対の振動腕の中心となる中心軸を基準に点対称に薄くなるように、且つ前記支持腕の断面形状の少なくとも一部が前記一対の振動腕の中心となる中心軸を基準に点対称に薄くなるように、前記錘部および前記支持腕を露光する第二露光工程と、
前記振動腕の溝部を形成するように、前記振動腕の根元部を露光する第三露光工程と、
前記第一露光工程による圧電ウエハをエッチングする第一エッチング工程と、
前記第二露光工程による圧電ウエハをエッチングする第二エッチング工程と、
前記第三露光工程による圧電ウエハをエッチングする第三エッチング工程と、
を備えることを特徴とする圧電フレームの製造方法。
【請求項１９】
前記第二露光工程は前記錘部の薄く形成される部分及び前記支持腕の薄く形成される部分に対応した第二マスクを使って露光し、前記第三露光工程は前記溝部に対応した第三マスクを使って露光し、
前記第二エッチング工程及び前記第三エッチング工程が別々に行われることを特徴とする請求項１８に記載の圧電フレームの製造方法。
【請求項２０】
前記第二露光工程及び前記第三露光工程は、前記錘部の薄く形成される部分、前記支持腕の薄く形成される部分及び前記溝部に対応した第四マスクを使って一度に露光し、
前記第二エッチング工程及び前記第三エッチング工程が同時に行われることを特徴とする請求項１８に記載の圧電フレームの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
第１音叉型水晶振動片２０の母材は、Ｚカットに加工された水晶単結晶ウエハである。図１（ａ）に示すように、第１音叉型水晶振動片２０は、第１基部２３−１及び第２基部２３−２から構成される基部２３と、この第１基部２３−１から図１において右方に向けて、二股に別れて平行に延びる所定幅（Ｗ３）の一対の振動腕２１を備えている。振動腕２１の先端には錘部２８を備える。基部２３は水晶単結晶ウエハに第１音叉型水晶振動片２０が一時的に連結した状態を維持するための連結部２７が設けられている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
第１音叉型水晶振動片２０は、たとえば３２．７６８ｋＨｚで発振する振動片で、極めて小型の振動片となっている。図１（ａ）において、振動腕２１の先端の錘部２８は、一定幅（Ｗ４）で幅広となりハンマー型の形状となっている。ハンマー型の形状部分は幅を大きくすると体積が増えて先端の重量が増えるため、振動腕の長さが短くてもより周波数を下げることができる。また錘部２８の面積が増えることにより、レーザーによって周波数調整をすることができる面積も広くなる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
図１（ｂ）に示されるように、振動腕２１の先端の錘部２８の断面は、一対の振動腕２１の中心となる中心軸ＡＡを基準に点対称に形成される。また錘部２８は、振動腕２１の厚さより薄い厚さに加工されている。この加工された錘部２８は中心軸ＡＡを基準に上半分と下半分の位置に形成されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
図１（ｂ）に示されるように、第１音叉型水晶振動片２０の基部２３及び振動腕２１には、第１基部電極３１と第２基部電極３２と第１励振電極３３及び第２励振電極３４とが形成されている。振動腕２１の先端の錘部２８には、金属膜１８を備える。第１基部電極３１、第２基部電極３２、第１励振電極３３、第２励振電極３４及び錘部２８の金属膜１８は、同一厚さで形成されている。錘部２８の金属膜１８は第１音叉型水晶振動片２０の周波数調整のために設けられる。振動腕２１の表面、裏面及び側面には第１励振電極３３及び第２励振電極３４が形成される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
第１音叉型水晶振動片２０は、錘部２８の幅を大きくすること、すなわち周波数調整用の金属膜１８の幅を大きくすることで体積が増えて先端の重量が増えるため、より周波数を下げることができる。また、周波数調整可能範囲が大きくなり、所定の周波数に調整することが容易にできる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
錘部２８は、振動腕２１の幅広な根元部分からくびれ部の変更点Ｐにかけて細くなり先端にかけ広くなるため、錘部２８の面積が大きくなりより周波数を調整することができる。また、根元部分に集中していた応力が振動腕２１の先端方向に移動するので、基部２３への振動漏れが減少する。またくびれ部の変更点Ｐの幅を調節することでＣＩ値を抑制しつつ、２次の高調波における発振の防止をすることができ、安定した基本波を発振することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８４】
ステップＳ２２２では、フォトレジストが形成された水晶単結晶ウエハ上に対して錘部２８に対応した第３フォトマスク１９６−２（図１２（ｂ）参照）を第１面に使い、第３フォトマスク１９６−３（図１２（ｃ）参照）を第２面に使い水晶単結晶ウエハに露光する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８６】
ステップＳ２２６では、エッチング工程で錘部２８のエッチングを行う。すなわち、錘部２８に対応したフォトレジスト膜から露出した水晶材料を、錘部２８が薄くなるようにハーフエッチングを行う。錘部２８は振動腕２１の厚さ５１パーセント以上エッチングされる。錘部２８に対してのみエッチング時間を調整すればよいから、任意のエッチングの深さを調整することは容易である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
図１２（ａ）は、第１音叉型水晶振動片２０の溝部２４用の第２フォトマスク１９６−１を示す上面図である。図１２（ｂ）に示される第３フォトマスク１９６−２には、一対の錘部２８用の一方の錘部パターン９５が描かれている。図１２（ｃ）に示される第３フォトマスク１９６−３には、一対の錘部２８用の他方の錘部パターン９５が描かれている。第２フォトマスク１９６−１、第３フォトマスク１９６−２及び１９６−３は、理解を助けるためマスク枠９７の外形部分を仮想線（一点鎖線）で示している。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９７】
水晶フレーム５０の製造工程は、図７で示された外形形成工程と同様に行われる。図７のステップＳ１０６と同様に第１露光工程で、水晶単結晶ウエハの第１、第２主面の両面に、不図示の水晶フレーム５０の外形に対応する不図示の第１フォトマスクを使って露光する。第１フォトマスクには、第５音叉型水晶振動片３０と、水晶外枠部２９と、基部２３と、支持腕２２との外形が描かれている。そして、ステップＳ１１０において、水晶単結晶ウエハに対して第１ウェットエッチングが行われると、水晶単結晶ウエハに複数の水晶フレーム５０の外形が形成される。なお、水晶フレーム５０は水晶単結晶ウエハに多数同時に形成される。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０９】
本発明の第２水晶デバイス１１０は、水晶デバイスの製造途中で周波数調整をする。第２水晶デバイス１１０は、第６音叉型水晶振動片３０の周波数を測定した後、錘部２８の金属膜にレーザー光を照射して錘部２８の金属膜を蒸散・昇華させ、周波数の調整を行うことができる。最後に第２水晶デバイス１１０の駆動特性などの検査を行い、第２水晶デバイス１１０を完成させる。