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JP5374102B2 - 音叉型屈曲水晶振動素子及びその製造方法 - Google Patents

音叉型屈曲水晶振動素子及びその製造方法 Download PDF

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JP5374102B2
JP5374102B2 JP2008240036A JP2008240036A JP5374102B2 JP 5374102 B2 JP5374102 B2 JP 5374102B2 JP 2008240036 A JP2008240036 A JP 2008240036A JP 2008240036 A JP2008240036 A JP 2008240036A JP 5374102 B2 JP5374102 B2 JP 5374102B2
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Description

発明は電子機器に用いられる水晶振動子内に搭載される音叉型屈曲水晶振動素子、及びその製造方法に関する。
音叉型屈曲水晶振動素子を搭載した水晶振動子又は水晶発振器は、電子部品の一つとしてコンピュータ、携帯電話、小型情報機器などの電子機器内部に、基準信号源やクロック信号源として搭載され使用されている。この水晶振動子や水晶発振器は小型化、薄型化、及び低価格化の要求が依然強いものがある。以下に従来の音叉型屈曲水晶振動素子について図面を用いて説明する。
図10(a)は従来の音叉型屈曲水晶振動素子を表主面側から見た平面図であり、図10(b)は同じ音叉型屈曲水晶振動素子を裏主面側から見た平面図である。又、図11は、図10(a)のA−A′断面図である。
図10(a)、図10(b)、及び図11において、音叉型屈曲水晶振動素子200は、音叉型の外形形状となる水晶片230の表面に、収納する容器体と電気的に接続を取るために用いる外部接続用配線部が形成されている。音叉型屈曲水晶振動素子200は、厚み寸法が例えば約100μmであり、基部201と、前記基部201の一辺から同一方向に延出して形成された第1の振動腕部202及び第2の振動腕部203と配線部とにより構成されている。このような音叉型屈曲水晶振動素子200を構成する水晶片230の外形は、フォトリソグラフィ技術と化学エッチング技術により作られるのが一般的である。
又、第1の振動腕部202には、表主面側において、長さ方向に沿って2分割に形成された凹部210a及び凹部210bと、裏主面側において、長さ方向に沿って2分割に形成された凹部211a及び凹部211bが設けられている。
更に、第2の振動腕部203には、表主面側において、長さ方向に沿って2分割に形成された凹部212a及び凹部212bと、裏主面側において、長さ方向に沿って2分割に形成された凹部213a及び凹部213bが設けられている(例えば特許文献1を参照)。
又、凹部210a、210b、211a、211b、212a、212b、213a、及び213bの深さは例えばそれぞれ約20〜45μmである。
図10(a)及び図10(b)において、第1の振動腕部202の表主面に設けられた凹部210a及び凹部210b内には電極部220が設けられ、第1の振動腕部202の裏主面設けられた凹部211a及び凹部211b内には電極部221が設けられており、且つ両電極部はバンド部228aによって電気的に接続されている。更に、電極部220及び電極部221は、第2の振動腕部203の両側面に設けられた側面電極部(不図示)に電気的に結線される。又、電極部220及び電極部221は引回部224より、一方の外部接続用電極部227に導出され配線部の一部を形成している。
一方、第2の振動腕部203の表主面に設けられた凹部212a及び凹部212b内には電極部222が設けられ、第2の振動腕部203の裏主面に設けられた凹部213a及び凹部213b内には電極部223が設けられており、且つ両電極部はバンド部228bによって電気的に接続されている。更に、電極部222と電極部223は、第1の振動腕部202の両側面に設けられた側面電極部(不図示)に電気的に結線される。又、電極部222及び電極部223は引回部225により、一方の外部接続用電極部226に導出され配線部の一部を形成し、音叉型屈曲水晶振動素子200内で配線部は異極となる2つの配線部の一部により構成される。
この配線部に交番電圧を印加してその状態を瞬時にとらえると、第1の振動腕部202の両側面電極部は例えば+電位となり、電極220及び電極部221は−電位となり、+から−に電界が生じる。一方、第2の振動腕部203では、各電極部の極性は第1の振動腕部202に設けられた各電極部と反対になる。これらの電界により水晶により構成された各振動腕部に伸縮現象が生まれ、屈曲振動が得られる。このように各振動腕部に凹部を設けることにより、音叉型屈曲水晶振動素子としてのクリスタルインピーダンス(以下、「CI」という)値を100kΩ以下と小さくすることが可能となる(例えば特許文献2及び特許文献3を参照)。
更に、前記した音叉型屈曲水晶振動素子200は、容器体に搭載される。この容器体は、絶縁性材料で形成され、一方の主面にキャビティ部を設けている。このキャビティ部に音叉型屈曲水晶振動素子200が搭載される。搭載された音叉型屈曲水晶振動素子は容器体の外側底部に形成された複数個の外部接続用電極部の内の所定の外部接続用電極部と電気的に接続されている。又、音叉型屈曲水晶振動素子が搭載されたキャビティ部内を、蓋体で塞いで気密封止することで、電子部品としての水晶振動子を構成する(例えば特許文献4を参照)。
図12は、図10(a)のB−B′断面図で示した電極形成方法の一例である。図12を用いて、音叉型屈曲水晶振動素子200の形成方法を説明する。
図12(a)に示すように、工程Z1において、水晶基板240に耐食性膜241を設け、その上にフォトレジスト242を設けて、フォトエッチング技術により音叉形状と凹部のパターンを表裏に形成する。耐食性膜241の材料は一例としてCrを用いている。
図12(b)に示すように、工程Z2において、水晶基板240の露出した部分をフッ化水素酸系のエッチング液に浸してエッチングを行い、音叉形状243と凹部244を形成する。本工程においては、耐食性膜241をマスクにしている。尚、音叉形状243と凹部244を同時に形成しようとすると、凹部244が貫通してしまう場合がある。この場合には工程Z1及び工程Z2において、音叉形状243のフォトレジストパターンを形成し、音叉形状243をエッチングで形成した後に、凹部244のフォトレジストパターンを形成し、凹部244をエッチングで形成する。又、図12は便宜上エッチング方向が水晶基板表面に対して垂直方向に描かれているが、実際は結晶軸方位によるエッチング特性の差異により、凹部の形状は逆台形又は略V字状となる。
図12(c)に示すように、工程Z3において、水晶をエッチングすることにより露出した水晶面とフォトレジスト242上に電極膜245を真空薄膜形成する。電極膜245の一例として、TiとPdやTiとAuの2層膜を用いる。
図12(d)に示すように、工程Z4において、溶液にてフォトレジスト242を除去する。このため、フォトレジスト242上の電極膜245が同時に除去され、水晶面に形成した電極膜245はそのまま残る。又、フォトレジスト242の下部に存在する耐食性膜241は露出する。このようなパターン形成方法を通常リフトオフ法と呼ぶ。次に、耐食性膜241をエッチングする。このため、耐食性膜241に接していた水晶基板240のみ露出し、その他の水晶基板240上には電極膜245が形成された状態となる。(例えば特許文献5を参照)。
又、図12(d)に示されている、工程Z4の別な方法として、耐食性膜241をエッチングすることで、耐食性膜241上のフォトレジスト242と電極膜245が同時に除去され、耐食性膜241に接していた水晶基板240は露出し、その他の水晶基板240上には電極膜245が形成された状態となる。
特開2006−246449号公報 特開昭53−93792号公報 特開昭56−65517号公報 特開2004−297343号公報(図4) 特許第4060699号公報
尚、前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関する先行技術文献を、本件出願時までに発見するに至らなかった。
しかしながら、従来の音叉型屈曲水晶振動素子は、高い特性を得るために凹部と側面電極との距離が近くなっているため、振動腕部の厚みが薄くなり強度が低下することが考えられる。
又、図12(d)に示すように、工程Z4の溶液にてフォトレジスト242を除去し、フォトレジスト242上の電極膜245が同時に除去される工程において、フォトレジスト242の両側面と上面に電極膜245が形成されている関係上、電極膜245がフォトレジスト242への溶液の侵入を防ぎ、フォトレジスト242を除去することができず、フォトレジスト242上の電極膜245も除去することができないためショートの原因となってしまう。このため、フォトレジスト242が露出している部分を形成しなければならない。
更に、図12(d)に示すように、工程Z4のエッチング液を用いて耐食性膜241をエッチングすることで、耐食性膜241上のフォトレジスト242と電極膜245が同時に除去されることにおいても、耐食性膜241の両側面に電極膜245が形成されている関係上、電極膜245が耐食性膜241へのエッチング液の侵入を防ぎ、耐食性膜を除去することができず、耐食性膜241上のフォトレジスト242と電極膜245も除去することができないためショートの原因となってしまう。このため、耐食性膜241が露出している部分を形成しなければならない。
本発明の目的は、CI値を従来以下に抑え、且つリフトオフ法による電極膜の剥離性の向上した音叉型屈曲水晶振動素子、及び、その音叉型屈曲水晶振動素子の製造方法を提供することにある。
本発明は前記課題を解決するために成されたものであり、その一発明は、基部と、前記基部の側面より同一方向に延びる2本1対の振動腕部と、前記振動腕部の表主面と裏主面との両面に少なくとも1つ、前記振動腕部の長さ方向に沿って厚み方向に形成された第1の凹部と、前記第1の凹部内部の底面に少なくとも1つ、前記振動腕部の長さ方向に沿って厚み方向に形成された第2の凹部と、前記基部及び前記振動腕部の表面、第1の凹部内部、及び第2の凹部内部に所望のパターンで形成された、複数個の電極部及び前記電極部間を電気的に接続する配線部とにより構成されており、前記第1の凹部の深さ寸法が、前記振動腕部の厚さ寸法に対して1/1000〜1/10の比率となり、前記第2の凹部の深さ寸法が、前記振動腕部の厚さ寸法に対して5/10〜9/10の比率となり、前記振動腕部の表主面に設けられた前記第1の凹部内に形成された前記第2の凹部と、前記振動腕部の裏主面に設けられた前記第1の凹部内に形成された前記第2の凹部とは、前記振動腕部の表主面に設けられた前記第1の凹部内に形成された前記第2の凹部の底面と、前記振動腕部の裏主面に設けられた前記第1の凹部内に形成された前記第2の凹部の底面とが前記振動腕部内で対向しない位置に形成されていることを特徴とする音叉型屈曲水晶振動素子である。
更に、他の発明として、水晶基板の両面に耐食性膜を薄膜形成する工程と、前記耐食性膜上にフォトレジスト外形パターンを形成する工程と、露出している前記耐食性膜をエッチングする工程と、フォトレジストを剥離する工程と、前記耐食性膜上にフォトレジスト電極パターンを形成する工程と、音叉型屈曲水晶振動素子の外形と第2の凹部を一度に又は別々にエッチングする工程と、露出している耐食性膜をエッチングし、エッチング後の前記耐食性膜の幅をエッチング前の前記耐食性膜の幅の50〜90%とする工程と、前記耐食性膜をエッチングすることで露出した水晶面をエッチングすることにより第1の凹部を形成する工程と、前記耐食性膜の側面と前記フォトレジスト電極パターンの一部とを除き、露出している前記音叉型屈曲水晶振動素子外形に電極膜を形成する工程と、リフトオフ法を用いて前記フォトレジスト電極パターンを除去すると同時に、前記フォトレジスト電極パターン上の前記電極膜をも除去する工程と、前記耐食性膜を除去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素子の製造方法である。
更に又、他の発明として、水晶基板の両面に耐食性膜を薄膜形成する工程と、この耐食性膜上にフォトレジスト外形パターンを形成する工程と、露出している耐食性膜をエッチングする工程と、フォトレジストを剥離する工程と、耐食性膜上にフォトレジスト電極パターンを形成する工程と、音叉型屈曲水晶振動素子の外形と第2の凹部を一度に又は別々にエッチングする工程と、露出している耐食性膜をエッチングする工程と、この耐食性膜をエッチングすることで露出した水晶面をエッチングすることにより第1の凹部を形成する工程と、露出している水晶振動素子外形に電極膜を形成する工程と、リフトオフ法を用いた耐食性膜を除去すると同時に耐食性膜上のフォトレジストと電極膜を除去する工程を有することを特徴とする音叉型屈曲水晶振動素子の製造方法である。
本発明の音叉型屈曲水晶振動素子は、従来の第2の凹部のみの構造と比べ第1の凹部が形成されており、第1の凹部と側面電極との距離が近くなっているため、CI値を従来以下に小さく抑えることが可能である。
又、本発明の音叉型屈曲水晶振動素子は、第1の凹部の深さ寸法が、振動腕部の厚さ寸法に対して1/1000〜1/10の比率であるため、振動腕部の強度の低下を防ぐことが可能である。
又、本発明の音叉型屈曲水晶振動子の製造方法は、振動腕部の主面に第1の凹部を設けることにより、フォトレジスト及び耐食性膜の一部が露出するため、リフトオフ工程における剥離性が向上し、歩留りを向上させることができる。
以下に、本発明における音叉型屈曲水晶振動素子、及びその音叉型屈曲水晶振動素子の製造方法の実施形態を、図面を参照しながら説明する。尚、各図では、説明を明瞭にするため構造体の一部を図示せず、また寸法も一部誇張して図示している。特に各部分の厚み寸法は誇張して図示している。
(第一の実施形態)
図1は、本発明の第一の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子の一例を示したものであり、図1(a)は音叉型屈曲水晶振動素子の表主面側を示した図であり、図1(b)は裏主面を示した図である。図2は、図1(a)のC−C′断面図である。又、図3は、図1(a)のD−D′断面図で示した電極形成方法の一例である。図4は、図1に記載の音叉型屈曲水晶振動素子に用いられる水晶片を示した図であり、図4(a)は水晶片の表主面を示した図であり、図4(b)は裏主面を示した図である。
図1に示すように本発明の第一の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子10は、図4(a)及び図4(b)に示す音叉型の水晶片50の表面に、後述するような各電極部及び配線部を形成することにより構成されている。この音叉型屈曲水晶振動素子を構成する水晶片50の結晶軸方向は、水晶片50の幅方向をX軸方向、長さ方向をY′軸方向、及び厚み方向をZ′軸方向となっている。この水晶片50は、平面視が概略矩形状の平板形状である基部11と、この基部11の一辺の側面から同一方向に一体で延出して設けられた第1の振動腕部12と第2の振動腕部13から構成されている。
又、第1の振動腕部12には、表主面に長さ方向に沿って第1の凹部20が設けられており、裏主面に長さ方向に沿って第1の凹部21が設けられている。第2の振動腕部13には、表主面に長さ方向に沿って第1の凹部22が設けられており、裏主面に長さ方向に沿って第1の凹部23が設けられている。
更に、第1の凹部20、21、22、及び23において、各第1の凹部内部の底面と各第1の凹部内部の基部側の側壁面とがなす角度、及び各第1の凹部の底面と各第1の凹部内部の振動腕部先端側の側壁面とがなす角度はそれぞれ鈍角であり、第1の凹部の形状は逆台形又は略V字状である。これは、各第1の凹部を形成する際に化学エッチング法により加工を施しているため、音叉型屈曲水晶振動素子10を構成する水晶片50の結晶軸方位によるエッチング特性の差異により生じるものである。
更に又、第1の凹部20、21、22、及び23には、長さ方向に沿って2分割して形成される第2の凹部24a及び24b、25a及び25b、26a及び26b、27a及び27bがそれぞれ設けられている。
又、第2の凹部24a、24b、25a、25b、26a、26b、27a、及び27bにおいて、各第2の凹部内部の底面と各第2の凹部内部の基部側の側壁面とがなす角度、及び各第2の凹部の底面と各第2の凹部内部の振動腕部先端側の側壁面とがなす角度はそれぞれ鈍角であり、第2の凹部の形状は逆台形又は略V字状である。これも、各第2の凹部を形成する際に化学エッチング法により加工を施しているため、音叉型屈曲水晶振動素子10を構成する水晶片50の結晶軸方位によるエッチング特性の差異により生じるものである。
更に、各振動腕部の表主面に設けられる第1の凹部20及び22内部の第2の凹部以外の底面と、裏主面に設けられる第1の凹部21及び23内部の第2の凹部以外の底面とが、各振動腕部内で対向する位置に設けられている。
更に又、各振動腕部の表主面に設けられる第2の凹部24a、24b、26a、及び26b内部の底面と、裏主面に設けられる第2の凹部25a、25b、27a、及び27b内部の底面とが、各振動腕部内で対向する位置に設けられている。
図1(a)及び図1(b)において、第1の振動腕部12の第1の凹部20内及び第2の凹部24a、24b内の表面を含む表主面上に形成された電極部30と、第1の振動腕部12の第1の凹部21内及び第2の凹部25a、25b内の表面を含む表主面上に形成された電極部31と、第2の振動腕部13の両側面に形成された側面電極部(不図示)とは、表主面に形成された引回部34等を用い、電気的に結線されて一方の外部接続用電極部37に接続されて配線部の一部を形成する。
一方、第2の振動腕部13の第1の凹部22内及び第2の凹部26a、26b内の表面を含む表主面上に形成された電極部32と、第2の振動腕部13の第1の凹部23内及び第2の凹部27a、27b内の表面を含む表主面上に形成された電極部33と、第1の振動腕部12の両側面に形成された側面電極部(不図示)とは、裏主面に形成された引回部35等を使用し、電気的に配線されて一方の外部接続用電極部36に接続され配線部の一部を形成する。又、第1の振動腕部12に形成された電極部30と電極部31との間、及び第2の振動腕部13に形成された電極部32と電極部33との間は、第1の振動腕部12と第2の振動腕部13との間の股部近傍に形成されたバンド部38a、38bにより各々の振動腕部側面の一部を通じて電気的に接続されている。更に、各振動腕部の先端部(先端面から長さ比で30%の範囲)には周波数調整用の金属膜39が形成してあり、材料はAu、Ag、又はPdのうち一つが用いられる。
尚、水晶片50の各寸法は、その一例として、基部11との接続境界線から各振動腕部先端部までの長さとなる基部11の長さ方向の寸法は約520μmであり、両振動腕部の長さが約1770μmであり、音叉型屈曲水晶振動素子10としての全長は約2290μm、各振動腕部の幅はそれぞれ約122μm、第1の振動腕部12と第2の振動腕部13との間隔幅は約83μmであり、水晶片50としての厚み寸法は後述する第1の凹部と第2の凹部を除き約100μmである。
又、第1の凹部20、21、22、及び23の長さ方向の基部側端部は、基部11と各振動腕部との接続境界線上よりも基部側に位置する。一例として、各第1の凹部の幅は約100μm、長さは約1200μmである。各振動腕部の主面から各第1の凹部の底面までの深さは、各振動腕部の厚さ寸法に対して1/1000〜1/10の比率の寸法範囲で形成される。即ち、振動腕部の厚みが100μmの場合は、各振動腕部の主面から各第1の凹部の底面までの深さ寸法は0.1〜10μmの範囲で形成される。ここで、第1の凹部の底面までの深さが、各振動腕部の厚さ寸法に対して1/1000未満であった場合、フォトレジスト及び耐食性膜を除去するための溶液が第1の凹部内部に入るため、第1の凹部内部の体積が極端に小さくなり、フォトレジスト及び耐食性膜を除去することが難しい。一方、第1の凹部の底面までの深さが、各振動腕部の厚さ寸法に対して1/10以上であった場合、振動腕部の外形側面と第1の凹部の側面との距離が近く、水晶の厚みが薄いため、強度が低下してしまう。そのため、各振動腕部の主面から各第1の凹部の底面までの深さは、各振動腕部の厚さ寸法に対して1/1000〜1/10の比率の寸法範囲で形成することで、強度を維持することができ、且つフォトレジスト及び耐食性膜を除去することができる。
第2の凹部24a、25a、26a、及び27aの長さ方向の基部側端部は、基部11と各振動腕部との接続境界線上にある。一例として、各第2の凹部の幅は約80μm、長さは約500μmである。各振動腕部の主面から各第2の凹部の底面までの深さは、各振動腕部の厚みに対して20/100〜45/100の比率の寸法範囲で形成される。即ち、振動腕部の厚みが100μmの場合は、各振動腕部の主面から各第2の凹部の底面までの深さ寸法は20〜45μmの範囲で形成される。
次に本発明の音叉型屈曲水晶振動素子の製造方法について説明する。図3(a)に示すように工程Aは、水晶基板40の両面に耐食性膜41を形成する工程と、耐食性膜41上にフォトレジストの外形パターンを形成する工程と、露出している耐食性膜41をエッチングする工程と、フォトレジスト42を剥離する工程と、耐食性膜41上にフォトレジスト42電極パターンを形成する工程を経たものである。耐食性膜41の材料は一例としてCrを用いる。
図3(b)に示すように工程Bは、音叉型屈曲水晶振動素子の外形形状43と第2の凹部44を一度に又は別々にエッチングする工程である。尚、外形形状43と第2の凹部44を同時に形成しようとすると、第2の凹部44が貫通する場合がある。この場合には、工程A及び工程Bにおいて、外形形状43のフォトレジストパターンを形成し、外形形状43を水晶エッチングで形成した後に、第2の凹部44のフォトレジストパターンを形成し、凹部44を水晶エッチングで形成することを必要とする。又、図3は便宜上エッチング方向が水晶基板表面に対して垂直方向に描かれているが、実際は結晶軸方位によるエッチングの特異性により、第2の凹部の形状は逆台形又は略V字状となる。
図3(c)に示すように工程Cは、露出している耐食性膜をエッチングする工程である。ここで、エッチング後の耐食性膜41の幅はエッチング前の耐食性膜41の幅の50〜90%が望ましい。エッチング後の耐食性膜41の幅はエッチング前の耐食性膜41の幅が50%未満であった場合、耐食性膜41のエッチングされた部分が下地になっていたフォトレジスト42部分の強度が弱くなり、フォトレジスト42が剥がれる。一方、エッチング前の耐食性膜41の幅に対してエッチング後の耐食性膜41が90%より大きい場合、耐食性膜41のエッチング部分が少ないため露出する水晶基板40の表面積が小さくなり、水晶がエッチングされにくくなる。そのため、エッチング後の耐食性膜41の幅はエッチング前の耐食性膜41の幅の50〜90%にすることで、耐食性膜41の一部をエッチングし、フォトレジスト42を残すことが可能である。
図3(d)に示すように工程Dは、工程Cにおける耐食性膜エッチングで露出した水晶面をエッチングすることにより第1の凹部を形成する工程である。尚、図3は便宜上エッチング方向が水晶基板に対して垂直方向に描かれているが、実際は結晶軸方位によるエッチング特性の特異により、第1の凹部45の形状も逆台形又は略V字状となる。
図3(e)に示すように工程Eは、露出している音叉型屈曲水晶振動素子外形に電極膜を形成する工程である。一例として、電極膜はTiとPdやTiとAuの2層膜を用いて真空薄膜形成する。この際、耐食性膜41の幅がフォトレジスト42の幅よりも短いため、電極膜46が耐食性膜を全て覆うことなく切断される形となる。このため、耐食性膜41の側面の一部又は全部と、フォトレジスト42の一部が露出する形となる。
図3(f)に示すように工程Fは、リフトオフ法を用いてフォトレジスト42を除去すると同時にフォトレジスト42上の電極膜46を除去する工程と、耐食性膜41を除去する工程である。
又、図3(f)に示す工程Fの別な工程方法として、リフトオフ法を用いて耐食性膜41を除去すると同時に耐食性膜41上のフォトレジスト42と電極膜46を除去する工程である。
更に、工程Bと工程Cの間、又は工程Cと工程Dの間のどちらか一方もしくは両方に、フォトレジストの強度を強くするためのベークを行ってもよい。これは、フォトレジスト42の下地にある耐食性膜41が一部無くなってしまうため、フォトレジスト42自体の強度をあらかじめ強くする目的で行うものである。
(第二の実施形態)
図5は、本発明の第二の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子に用いられる水晶片を示した図であり、図5(a)は水晶片の表主面を示した図であり、図5(b)は裏主面を示した図である。
図5に示すように、第二の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子は、第2の凹部が各振動腕部の幅方向に対し2分割されている点で第一の実施形態と異なる。
又、第1の振動腕部12の表主面に設けられる第2の凹部24c及び24dの底面と、裏主面に設けられる第2の凹部25c及び25dの底面とが、第1の振動腕部12内部で対向せず、且つ第2の凹部24c及び24dの振動腕部先端側の側壁面と、第2の凹部25cと25dの基部側の側壁面とが、第1の振動腕部内で対向するように設けられている点でも第一の実施形態と異なる。
同様に、第2の振動腕部13の表主面に設けられる第2の凹部26c及び26dの底面と、裏主面に設けられる第2の凹部27c及び27dの底面とが、第2の振動腕部13内部で対向せず、且つ第2の凹部26c及び26dの振動腕部先端側の側壁面と、第2の凹部27c及び27dの基部側の側壁面とが、第2の振動腕部内で対向するように設けられている点でも第一の実施形態と異なる。
更に、各振動腕部の主面から各第2の凹部の底面までの深さは、各振動腕部の厚みに対して5/10〜9/10の比率の寸法範囲で形成される点でも第一の実施形態と異なる。
図5に記載の水晶片60に、図1に記載の電極部及び引回部等と同様な形態の配線部を形成することで音叉型屈曲水晶振動素子が形成される。図5記載の水晶片60から構成される音叉型屈曲水晶振動素子は、第一の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子10と同様の効果を奏する。
(第三の実施形態)
図6は、本発明の第三の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子に用いられる水晶片を示した図であり、図6(a)は水晶片の表主面を示した図であり、図6(b)は裏主面を示した図である。
図6に示すように、本発明の第三の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子は、各振動腕部の表主面に設けられる第1の凹部内部の第2の凹部を除く底面と、裏主面に設けられる第1の凹部内部の第2の凹部を除く底面とが、各振動腕部内で一部対向する構造位置に設けられている点で第二の実施形態と異なる。
図6に記載の水晶片70に、第二の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子の電極部及び引回部等と同様な形態の配線部を形成することで音叉型屈曲水晶振動素子が形成される。図6記載の水晶片70から構成される音叉型屈曲水晶振動素子は、第二の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子と同様の効果を奏する。
尚、第二の実施形態及び第三の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動子の別の形態として、各振動腕部の表主面に設けられる第1の凹部内部の第2の凹部を除く底面と、裏主面に設けられる第1の凹部内部の第2の凹部を除く底面とが、各振動腕部内で全く対向しない構造位置に設けられている形態でも、第二の実施形態及び第三の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子と同様の効果を奏する。
(第四の実施形態)
図7は、本発明の第四の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子に用いられる水晶片を示した図であり、図7(a)は水晶片の表主面を示した図であり、図7(b)は裏主面を示した図である。
図7に示すように、第四の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子は、第1の凹部が各振動腕部の幅方向に対し2分割されている点で第二の実施形態と異なる。
図7に記載の水晶片80に、第二の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子の電極部及び引回部等と同様な形態の配線部を形成することで音叉型屈曲水晶振動素子が形成される。図7記載の水晶片80から構成される音叉型屈曲水晶振動素子は、第二の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子と同様の効果を奏する。
尚、第四の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動子の別の形態として、各振動腕部の表主面に設けられる第1の凹部内部の第2の凹部を除く底面と、裏主面に設けられる第1の凹部内部の第2の凹部を除く底面とが、各振動腕部内で一部対向する又は全く対向しない構造位置に設けられている形態でも、第二の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子と同様の効果を奏する。
(第五の実施形態)
図8は、本発明の第五の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子に用いられる水晶片を示した図であり、図8(a)は水晶片の表主面を示した図であり、図8(b)は裏主面を示した図である。
図8に示すように、第五の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子は、第2の凹部が各振動腕部の長さ方向に対し2分割されている点で第二の実施形態と異なる。
又、第1の振動腕部12の表主面に設けられる第2の凹部24e及び24fの底面と、裏主面に設けられる第2の凹部25e及び25fの底面とが、第1の振動腕部12内部で対向せず、且つ第2の凹部24eの振動腕部先端側の側壁面と第2の凹部25eの基部側の側壁面、第2の凹部25eの振動腕部先端側の側壁面と第2の凹部24fの基部側の側壁面、第2の凹部24fの振動腕部先端側の側壁面と第2の凹部25fの基部側の側壁面とが、第1の振動腕部内で対向するように設けられている点でも第二の実施形態と異なる。
同様に、第2の振動腕部13の表主面に設けられる第2の凹部26e及び26fの底面と、裏主面に設けられる第2の凹部27e及び27fの底面とが、第2の振動腕部12内部で対向せず、且つ第2の凹部26eの振動腕部先端側の側壁面と第2の凹部27eの基部側の側壁面、第2の凹部27eの振動腕部先端側の側壁面と第2の凹部26fの基部側の側壁面、第2の凹部26fの振動腕部先端側の側壁面と第2の凹部27fの基部側の側壁面とが、第2の振動腕部内で対向するように設けられている点でも第二の実施形態と異なる。
図8に記載の水晶片90に、第二の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子の電極部及び引回部等と同様な形態の配線部を形成することで音叉型屈曲水晶振動素子が形成される。図8記載の水晶片90から構成される音叉型屈曲水晶振動素子は、第二の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子と同様の効果を奏する。
(第六の実施形態)
図9は、本発明の第六の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子に用いられる水晶片を示した図であり、図9(a)は水晶片の表主面を示した図であり、図9(b)は裏主面を示した図である。
図9に示すように、第六の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子は、第1の凹部が各振動腕部の長さ方向に対し2分割されている点で第五の実施形態と異なる。
又、第1の振動腕部12の表主面に設けられる第1の凹部20c及び20dの底面と、裏主面に設けられる第1の凹部21c及び21dの底面とが、第1の振動腕部12内部で一部対向する位置に設けられている点でも第五の実施形態と異なる。
又、第2の振動腕部13の表主面に設けられる第1の凹部22c及び22dの底面と、裏主面に設けられる第1の凹部23c及び23dの底面とが、第2の振動腕部13内部で一部対向する位置に設けられている点でも第五の実施形態と異なる。
図9に記載の水晶片100に、第五の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子の電極部及び引回部等と同様な形態の配線部を形成することで音叉型屈曲水晶振動素子が形成される。図9記載の水晶片100から構成される音叉型屈曲水晶振動素子は、第五の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子と同様の効果を奏する。
尚、第五の実施形態及び第六の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動子の別の形態として、各振動腕部の表主面に設けられる第1の凹部内部の第2の凹部を除く底面と、裏主面に設けられる第1の凹部内部の第2の凹部を除く底面とが、各振動腕部内で全く対向しない構造位置に設けられている形態でも、第五の実施形態及び第六の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子と同様の効果を奏する。
前記水晶片50、60、70、80、90、及び100により構成される本発明の音叉型屈曲水晶振動素子、及びその音叉型屈曲水晶振動素子を搭載した水晶振動子や水晶発振器のCI値を従来以下に抑え、且つリフトオフ法による電極膜の剥離性の向上することができる。
尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、前記実施形態では、一振動腕部の表裏主面にそれぞれ第2の凹部を2本ずつ形成し、一振動腕部の表裏主面にそれぞれ第1の凹部を1本又は2本ずつ形成した形態を例示したが、本発明と同様な効果を奏するのであれば、第1の凹部及び第2の凹部の本数を本実施形態に例示したものに限定するものではない。
本発明の第一の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子の一例を示したものであり、(a)は音叉型屈曲水晶振動素子の表主面側を示した図であり、(b)は裏主面を示した図である。 図1(a)のC−C′断面図である。 図1(a)のD−D′断面図で示した電極形成方法の一例である。 図1に記載の音叉型屈曲水晶振動素子に用いられる水晶片を示した図であり、(a)は水晶片の表主面を示した図であり、(b)は裏主面を示した図である。 本発明の第二の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子に用いられる水晶片を示した図であり、(a)は水晶片の表主面を示した図であり、(b)は裏主面を示した図である。 本発明の第三の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子に用いられる水晶片を示した図であり、(a)は水晶片の表主面を示した図であり、(b)は裏主面を示した図である。 本発明の第四の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子に用いられる水晶片を示した図であり、(a)は水晶片の表主面を示した図であり、(b)は裏主面を示した図である。 本発明の第五の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子に用いられる水晶片を示した図であり、(a)は水晶片の表主面を示した図であり、(b)は裏主面を示した図である。 本発明の第六の実施形態に係る音叉型屈曲水晶振動素子に用いられる水晶片を示した図であり、(a)は水晶片の表主面を示した図であり、(b)は裏主面を示した図である。 従来の音叉型屈曲水晶振動素子を示したものであり、(a)は音叉型屈曲水晶振動素子の表主面側を示した図であり、(b)は裏主面を示した図である。 図10(a)のA−A′断面図である。 図10(a)のB−B′断面図で示した電極形成方法の一例である。
符号の説明
10・・・音叉型屈曲水晶振動素子
11・・・基部
12・・・第1の振動腕部
13・・・第2の振動腕部
20、21、22、23、45・・・第1の凹部
24a、24b、25a、25b、26a、26b、27a、27b、44・・・第2の凹部
30、31、32、33・・・電極部
34、35・・・配線部
36、37・・・外部接続用電極部
38a、38b・・・バンド部
39・・・金属膜
40・・・水晶基板
41・・・耐食性膜
42・・・フォトレジスト
43・・・外形形状
46・・・電極膜
50・・・水晶片

Claims (3)

  1. 基部と、
    前記基部の側面より同一方向に延びる2本1対の振動腕部と、
    前記振動腕部の表主面と裏主面との両面に少なくとも1つ、前記振動腕部の長さ方向に沿って厚み方向に形成された第1の凹部と、
    前記第1の凹部内部の底面に少なくとも1つ、前記振動腕部の長さ方向に沿って厚み方向に形成された第2の凹部と、
    前記基部及び前記振動腕部の表面、第1の凹部内部、及び第2の凹部内部に所望のパターンで形成された、複数個の電極部及び前記電極部間を電気的に接続する配線部と
    により構成されており、
    前記第1の凹部の深さ寸法が、前記振動腕部の厚さ寸法に対して1/1000〜1/10の比率となり、
    前記第2の凹部の深さ寸法が、前記振動腕部の厚さ寸法に対して5/10〜9/10の比率となり、
    前記振動腕部の表主面に設けられた前記第1の凹部内に形成された前記第2の凹部と、前記振動腕部の裏主面に設けられた前記第1の凹部内に形成された前記第2の凹部とは、前記振動腕部の表主面に設けられた前記第1の凹部内に形成された前記第2の凹部の底面と、前記振動腕部の裏主面に設けられた前記第1の凹部内に形成された前記第2の凹部の底面とが前記振動腕部内で対向しない位置に形成されている
    ことを特徴とする音叉型屈曲水晶振動素子。
  2. 水晶基板の両面に耐食性膜を薄膜形成する工程と、
    前記耐食性膜上にフォトレジストの外形パターンを形成する工程と、
    露出している前記耐食性膜をエッチングする工程と、
    前記フォトレジストを剥離する工程と、
    前記耐食性膜上にフォトレジスト電極パターンを形成する工程と、
    音叉型屈曲水晶振動素子の外形と第2の凹部を一度に又は別々にエッチングする工程と、
    露出している耐食性膜をエッチングし、エッチング後の前記耐食性膜の幅をエッチング前の前記耐食性膜の幅の50〜90%とする工程と、
    前記耐食性膜をエッチングすることで露出した水晶面をエッチングすることにより第1の凹部を形成する工程と、
    前記耐食性膜の側面と前記フォトレジスト電極パターンの一部とを除き、露出している前記音叉型屈曲水晶振動素子外形に電極膜を形成する工程と、
    リフトオフ法を用いて前記フォトレジスト電極パターンを除去すると同時に、前記フォトレジスト電極パターン上の前記電極膜をも除去する工程と、
    前記耐食性膜を除去する工程と
    を有することを特徴とする音叉型屈曲水晶振動素子の製造方法。
  3. 水晶基板の両面に耐食性膜を薄膜形成する工程と、
    前記耐食性膜上にフォトレジストの外形パターンを形成する工程と、
    露出している耐食性膜をエッチングする工程と、
    前記フォトレジストを剥離する工程と、
    前記耐食性膜上にフォトレジスト電極パターンを形成する工程と、
    音叉型屈曲水晶振動素子の外形と第2の凹部を一度に又は別々にエッチングする工程と、
    露出している耐食性膜をエッチングする工程と、
    前記耐食性膜をエッチングすることで露出した水晶面をエッチングすることにより第1の凹部を形成する工程と、
    露出している前記音叉型屈曲水晶振動素子外形に電極膜を形成する工程と、
    リフトオフ法を用いて前記耐食性膜を除去すると同時に、前記耐食性膜上の前記フォトレジスト電極パターンと電極膜をも除去する工程と
    を有することを特徴とする音叉型屈曲水晶振動素子の製造方法。
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