JP4548077B2 - 水晶振動片および水晶振動子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、パッケージまたはケースに収容するための圧電振動片と、この圧電振動片をパッケージやケースに収容した圧電デバイスを製造するための製造方法に関する。

ＨＤＤ（ハード・ディスク・ドライブ）、モバイルコンピュータ、あるいはＩＣカード等の小型の情報機器や、携帯電話、自動車電話、またはページングシステム等の移動体通信機器やジャイロセンサなどの計測機器において、パッケージなどの内部に圧電振動片を収容した圧電振動子や圧電発振器等の圧電デバイスが広く使用されている。
図１７は、このような圧電デバイスに使用される圧電振動片の公知の構成例（特許文献１参照）を簡略化して示す概略斜視図である。

図において、圧電振動片１は、例えば水晶の単結晶から形成されており、幅広の基部２と、この基部から同じ方向に平行に延びる２本の振動腕３，４とを備えている。図１８は図１７のＡ−Ａ線切断端面図であり、振動腕３，４には、それぞれ、表裏面に長さ方向に延びる長溝５，６が形成されている。この長溝５，６には、図示しない駆動電極としての励振電極が形成されている。
これにより、外部から励振電極に駆動電圧が印加されることで、振動腕３，４内に効率よく電界が発生し、各振動腕３，４は、図１７に示すように、その先端部を互いに接近・離間されるように屈曲振動するようになっている。そして、このような振動に基づく振動周波数を取り出すことにより、制御用のクロック信号等の基準信号に利用されるようになっている。

この圧電振動片１の各振動腕３，４と、これら振動腕３，４の長溝５，６は、ウエハ状にした圧電材料でなる基板をエッチングすることにより形成されている。すなわち、一般的には、まず、ウエハ基板をエッチングして、図１７のような音叉状の外形を形成し、その後、図１８で説明した長溝５，６をハーフエッチングすることにより形成される。
特開２００２―７６８０６

ところが、このような圧電振動片１においては、その外形エッチング工程でのウエットエッチングでは、図１７、図１８に示した電気軸Ｘ、機械軸Ｙ、光学軸Ｚに関して、エッチングの進行スピードに相違が見られ、このようなエッチング異方性により、長溝５，６内には、平らな底面を形成することができない。
この結果、例えば、振動腕３について見ると、長溝５の底部は傾斜しており、仮想の中心線ＣＥに関して、左側の材料が厚く、右側の材料が薄い。

このため、図１７のように各振動腕３，４が屈曲振動している状態では、振動腕３の左側と右側では、電界効率が異なることから、水平方向に左右に屈曲する際の変形度が異なるため、左右の振動腕３，４の屈曲バランスが崩れてしまう。これにより、各振動腕３，４の変形によって基部２に伝えられる応力もＦ１，Ｆ２が均衡することがないので、打ち消すことができず、Ｚ方向変位や、Ｙ方向変位の原因となり、ＣＩ（クリスタルインピーダンス）値の増大を招くと考えられる。

この発明は、振動バランスを改善し、ＣＩ値を低く抑えることができるようにした圧電振動片および圧電デバイスの製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的は、第１の発明によれば、水晶の単結晶材料で形成した基部と、この基部と一体に形成され、かつ前記基部から平行に延びる複数の振動腕と、前記各振動腕の表裏面に水晶の単結晶材料の機械軸に沿った方向に延びる有底の長溝とを備えた水晶振動片をエッチングにより形成する製造方法であって、前記長溝をウエットエッチングして形成するに際して、前記長溝の長手方向に沿った壁面のうち面の向きが電気軸のプラス方向である壁面に寄った箇所に前記長溝よりも幅が細い細幅で先行するエッチングを行い、次いで、前記長溝を形成するためのウエットエッチングをする水晶振動片の製造方法により、達成される。

第１の発明の構成によれば、圧電材料のウエハ状の基板などを用いて、所謂音叉型の圧電振動片をウエットエッチングにより形成する場合に、特にその振動腕に設ける長溝をエッチングする際において、エッチングにより前記圧電材料が他の領域と比べて厚く残る箇所について、細幅で先行するエッチングを行うようにしている。これにより、エッチング異方性によって、エッチング残りが生じて材料が厚く残る可能性がある領域について、細幅の溝が形成されるから、この細幅の溝にエッチャントが適切に入り込み、残り領域のエッチングをする際には、従来厚く残っていた材料も適切に除去される。これにより、長溝の底部はほぼ平らとなり、振動腕の左右の電界バランスが改善される。これにより、振動腕の屈曲振動が、その屈曲バランスの点で改善されるので、Ｚ方向変位や、Ｙ方向変位を抑制し、ＣＩ値を低く抑えることができる。
これにより、本発明では、振動バランスを改善し、ＣＩ値を低く抑えることができるようにした圧電振動片の製造方法を提供することができる。

第２の発明は、第１の発明の製造方法において、前記水晶の単結晶材料に、前記水晶振動片の外形を形成するための外形形成用耐蝕膜と、前記外形形成用耐蝕膜上に前記長溝を形成するための長溝形成用耐蝕膜とを積層して成膜し、前記長溝形成用耐蝕膜の外周形状が前記長溝の溝幅に適合するよう前記長溝形成用耐蝕膜をパターニングする工程と、前記外形形成用耐蝕膜を前記水晶振動片の外形に適合するようにパターンニングし、前記長溝形成用耐蝕膜を前記細幅に適合するようにパターンニングする工程と、前記長溝の溝幅に適合するように前記長溝形成用耐蝕膜の内面を除去し、前記細幅に適合するように前記外形形成用耐蝕膜の一部を除去するようにパターニングする工程と、を含むことを特徴とする。
第２の発明の構成によれば、２つの耐蝕膜を連続して形成するので、耐蝕膜の成膜工程を往復させるだけで実現できる。

第３の発明は、第１の発明の製造方法において、前記水晶の単結晶材料に第１の耐蝕膜を成膜した後で、この第１の耐蝕膜を前記水晶振動片の外形に適合するようにパターニングし、前記パターニング後の前記第１の耐蝕膜の上に第２の耐蝕膜を成膜する工程と、前記細幅に適合するように前記耐蝕膜の一部を除去するようにパターニングする工程と、前記長溝の溝幅に適合するように前記第１の耐蝕膜の内面を除去し、前記細幅に適合するように前記第２の耐蝕膜の一部を除去するようにパターニングする工程と、を含む請求項１に記載の水晶振動片の製造方法。

上記目的は、第４の発明にあっては、収容容器内に水晶振動片を収容した水晶振動子の製造方法であって、エッチングにより、音叉型水晶振動片の外形を形成する外形形成工程と、水晶基板に前記音叉型水晶振動片の振動腕の表裏面に水晶の単結晶材料の機械軸に沿った方向に延びる有底の長溝をウエットエッチングにより形成する溝形成工程と、前記長溝内に駆動電極を形成する電極形成工程とを含んでおり、前記長溝をウエットエッチングして形成するに際して、前記長溝の長手方向に沿った側壁面のうち面の向きが電気軸のプラス方向である壁面に寄った箇所に前記長溝よりも幅が細い細幅で先行するエッチングを行い、次いで、前記長溝を形成するためのウエットエッチングをすることを特徴とする水晶振動子の製造方法により、達成される。

図１及び図２は、本発明の圧電デバイスの第１の実施の形態を示しており、図１はその概略平面図、図２は図１のＢ−Ｂ線概略断面図である。
図において、圧電デバイス３０は、水晶振動子を構成した例を示しており、この圧電デバイス３０は、収容容器としてのパッケージ３６内に圧電振動片３２を収容している。 パッケージ３６は、例えば、絶縁材料として、酸化アルミニウム質のセラミックグリーンシートを成形して形成される複数の基板を積層した後、焼結して形成されている。複数の各基板は、その内側に所定の孔を形成することで、積層した場合に内側に所定の内部空間Ｓ２を形成するようにされている。この内部空間Ｓ２が圧電振動片３２を収容するための収容空間である。

このパッケージ３６の内部に圧電振動片３２をマウントし、蓋体３９で気密に封止するようにされている。ここで、蓋体３９は、セラミック、金属、ガラスなどの材質を選択して形成されている。
蓋体３９が、例えば、金属の場合には、一般に他の材料よりも強度が高い利点がある。パッケージ３６との熱膨張率が近似したものが適しており、例えば、コバールなどを使用することができる。
また、蓋封止後の周波数調整を可能にするために、蓋体３９は、例えばガラスなどの光透過材料で形成される。例えば、硼珪酸ガラスなどの板体を使用することができる。

パッケージ３６の内部空間Ｓ２内の図において左端部付近において、内部空間Ｓ２に露出して内側底部を構成する積層基板には、例えば、タングステンメタライズ上にニッケルメッキ及び金メッキで形成した電極部３１，３１が設けられている。この電極部３１，３１は、外部と接続されて、駆動電圧を供給するものである。この各電極部３１，３１の上に導電性接着剤４３，４３が塗布され、この導電性接着剤４３，４３の上に圧電振動片３２の基部５１が載置されて、導電性接着剤４３，４３が硬化されるようになっている。尚、導電性接着剤４３，４３としては、接合力を発揮する接着剤成分としての合成樹脂剤に、銀製の細粒等の導電性の粒子を含有させたものが使用でき、シリコーン系、エポキシ系またはポリイミド系導電性接着剤等を利用することができる。

圧電振動片３２は、後述する製造工程により、圧電材料として、例えば水晶をエッチングして形成されており、本実施形態の場合、圧電振動片３２は、小型に形成して、必要な性能を得るために、特に図３の概略斜視図および図４で示す図３のＣ−Ｃ線切断端面図で示す構造とされている。
すなわち、圧電振動片３２は、パッケージ３６側と固定される基部５１と、この基部５１を基端として、図において斜め右方に向けて、二股に別れて平行に延びる一対の振動腕３４，３５を備えており、全体が音叉のような形状とされた、所謂、音叉型圧電振動片が利用されている。

圧電振動片３２の各振動腕３４，３５には、図３および図４を参照して理解されるように、それぞれ長さ方向に延びる長い有底の長溝５６，５７が形成されている。この各長溝５６，５７は、図３のＣ−Ｃ線切断端面図である図４に示されているように、各振動腕３４，３５の表裏両面に形成されている。
さらに、図３において、圧電振動片３２の基部５１の端部（図３では下端部）の幅方向両端付近には、引き出し電極５２，５３が形成されている。各引き出し電極５２，５３は、圧電振動片３２の基部５１の図示しない裏面にも同様に形成されている。

これらの各引き出し電極５２，５３は、上述したように図１に示されているパッケージ側の電極部３１，３１と導電性接着剤４３，４３により接続される部分である。そして、各引き出し電極５２，５３は、図３および図４に示されているように、各振動腕３４，３５の長溝５６，５７内に設けた励振電極５４，５５とそれぞれ一体に接続されている。また、各励振電極５４，５５は、図４に示されているように各振動腕３４，３５の両側面にも形成されており、例えば、振動腕３４に関しては、長溝５６内の励振電極５４と、その側面部の励振電極５５は互いに異極となるようにされている。また、振動腕３５に関しては、長溝５７内の励振電極５５と、その側面部の励振電極５４は互いに異極となるようにされている。

圧電振動片３２の基部５１と振動腕３４，３５との間には、基部５１の幅方向に縮幅して設けた切欠き部もしくはくびれ部（図示せず）を設けてもよい。
これにより、基部５１側への圧電振動片３２の振動の漏れを防止して、ＣＩ（クリスタルインピーダンス）値を低減することができる。
しかも、圧電振動片３２は、全体として、きわめて小型に形成されていて、図３において、例えば、全長が、１３００μｍ程度、振動腕の長さが１０４０μｍ程度、腕幅が４０μｍないし５５μｍ程度とされている。

本実施形態の圧電デバイス３０は以上のように構成されており、圧電振動片３２の各振動腕３４，３５の各長溝５６，５７の底部は、ほぼ水平であり、底部にほとんど傾斜がなく、底部の材料の厚みは左右でほぼ均等である。このため、圧電振動片３２の励振時において、振動腕３４，３５の左右の電界バランスが格段に向上される。これにより、振動腕の屈曲振動が、その屈曲バランスの点で改善されるので、Ｚ方向変位や、Ｙ方向変位を抑制し、ＣＩ値を低く抑えることができる。
これにより、本実施形態では、振動バランスを改善し、ＣＩ値を低く抑えることができる。

（圧電デバイスの製造方法）
（蓋体およびパッケージの製造方法）
次に、圧電デバイス３０の製造方法の実施形態を説明する。
圧電デバイス３０の圧電振動片３２と、パッケージ３６と、蓋体３９は、それぞれ別々に製造される。
蓋体３９は、例えば、所定の大きさのガラス板を切断し、パッケージ３６を封止するのに適合する大きさの蓋体として用意される。
パッケージ３６は、上述したように、酸化アルミニウム質のセラミックグリーンシートを成形して形成される複数の基板を積層した後、焼結して形成されている。成形の際には、複数の各基板は、その内側に所定の孔を形成することで、積層した場合に内側に所定の内部空間Ｓ２を形成する。

（圧電振動片の製造方法の第１の実施形態）
図５ないし図１０は、圧電振動片３２の製造方法の第１の実施形態を示す工程図である。
尚、以下の工程では、圧電振動片３２の図４に対応する箇所に関して、工程順に示し、かつ振動腕３４，３５については同一の工程が進行するので、振動腕３４に対応する箇所だけその断面を示す。また、この工程は振動腕３４の表裏面について共通なので、煩雑さを避けるため、表面についてのみ符号を付して説明する。

基板１１は、圧電材料のうち、例えば、圧電振動片３２を複数もしくは多数分離することができる大きさの水晶ウエハが使用される。この基板１１は工程の進行により音叉型の圧電振動片３２とした際には、図３に示すＸ軸が電気軸、Ｙ軸が機械軸及びＺ軸が光軸となるように、圧電材料、例えば水晶の単結晶から切り出されることになる。また、水晶の単結晶から切り出す際、上述のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸からなる直交座標系において、Ｚ軸を中心に時計回りに０度ないし２度の範囲で回転して切り出した水晶Ｚ板を所定の厚みに切断研磨して得られる。

（外形形成工程）
図５（ａ）に示す基板１１の表面（表裏面）には、図５（ｂ）に示すように、スパッタリングもしくは蒸着等の手法により、マスクとして用いる耐蝕膜１２と１７が順次が形成される。符号１２で示すのが外形形成用耐蝕膜、符号１７で示すのが長溝形成用耐蝕膜であるが、以下、単に「耐蝕膜１２」と「耐蝕膜１７」として、符号で区別する。
耐蝕膜１２，１７は、それぞれ、例えば、下地層としてのクロム層と、その上に被覆される金被覆層で構成される。
次に、図５（ｃ）に示すように、耐蝕膜１７の上には、レジスト１３が塗布される。このレジスト１３としては、例えば、ＥＣＡ系、ＰＧＭＥＡ系のポジ型レジストが好適に使用できる。続いて、図５（ｄ）に示すように、レジスト１３上に圧電振動片の外形に適合したマスク１６を配置する。

図６（ａ）に示すように、レジスト１３を露光・現像して圧電振動片の外形に適合させる。次に、図６（ｂ）に示すように、耐蝕膜１７をレジスト１３の寸法に適合するように、ヨウ化カリウム等のエッチング液を用いてウエットエッチングにより除去する。図６（ｃ）に示すように、レジスト１３を全て除去する。これにより、耐蝕膜１２が振動腕３４の幅寸法に残されたことになる。

次に、図６（ｄ）に示すように、あらたに溝形成用レジスト１４を全面に塗布する。続いて、後の工程で振動腕の中央部に長溝を形成する準備として、次のことを行う。すなわち、長溝をハーフエッチングする場合に、圧電材料である水晶の基板１１のエッチング異方性を原因として、この材料が厚く残ってしまう領域に対して、先行するエッチングを行うために、先行エッチングのためのパターニングを行う。具体的には、材料が厚く残ってしまう領域に、エッチャントすなわち、エッチング液を広い接触面積で行き渡らせるための案内のための溝を形成する準備を行う。

すなわち、図７（ａ）に示すように、レジスト１４の上に、マスク１５を配置する。このマスク１５には、上記エッチャントの案内溝を形成すべき位置に対応して、開口１５ａが形成されている。この状態で露光・現像する。
続いて、図７（ｂ）に示すように、感光したレジスト１４を除去し、図７（ｃ）に示すように、耐蝕膜１７に、上記案内溝に対応した開口１７ａを形成するようにエッチングを行う。次いで、図７（ｄ）に示すように、レジスト１４を全て剥離する。

次いで、図８（ａ）に示すように、新たなレジスト１９を全面に塗布する。
次に、図８（ｂ）に示すように、レジスト１９上に、マスク１８を配置する。マスク１８は、振動腕に形成すべき長溝の溝幅に対応した開口１８ａを有する。この状態で、露光・現像する。
図８（ｃ）では、感光したレジスト１９を剥離する。この状態で、長溝を除く圧電振動片３２（図３参照）の外形が露出する。レジスト１９の開口１９ａの内側である長溝の位置には耐蝕膜１７、１２が残っている。

続いて、図８（ｄ）に示すように、圧電振動片３２の外形から外側の部分として露出した基板１１に関して、例えば、フッ酸溶液をエッチング液として、圧電振動片の外形のエッチングを行う（エッチング工程）。このエッチング工程の時間などは、ウエットエッチングで、フッ酸溶液の濃度や種類、温度等により変化する。この実施形態では、エッチング液として、フッ酸、フッ化アンモニウムを用いて、例えば、その濃度として容量比１：１、温度６５度±１度（摂氏）の条件により、所定時間でエッチング工程が完了する。
尚、図８（ｄ）では、耐蝕膜１２の内側までエッチングされているが、これは比較的長時間のエッチングによりサイドエッチングが進行した結果である。このようなサイドエッチングを見込んで、耐蝕膜１２の寸法は予め定められる。

（溝形成工程）
図９（ａ）に示すように、レジスト開口１９ａから露出した耐蝕膜１７をエッチングにより除去する。この際に、図８（ｄ）に示すように耐蝕膜１７には開口１７ａがあるので、この開口１７ａから侵入したエッチングが、上記耐蝕膜１７のエッチングと同時にその下の耐蝕膜１２の該当個所をエッチングするので、耐蝕膜１２には開口１２ａが形成される。

この状態で、図９（ｂ）に示すように、先行するエッチングを行う。
すなわち、上記したフッ酸溶液などによりエッチングを行うと、このエッチャントは、耐蝕膜１２の開口１２ａから入り込んで、基板１１に接触し、基板１１に深さ方向に切れ込む溝１１ａを形成する。この溝１１ａは、基板１１のエッチング異方性に基づいて、エッチングにより厚く材料が残る領域に形成される。この場合、溝１１ａは図３の長溝５６の長手方向に沿って延びる形態に形成される。

次に、図９（ｃ）に示すように、レジストの開口から露出した耐蝕膜１２をエッチングにより除去して基板１１を露出させ、長溝のハーフエッチングを行う。
すなわち、フッ酸溶液などによりエッチングを行うと、基板１１の上下の主面だけでなく、上記案内用の溝１１ａにもエッチング液が入り込む状態でエッチングが進行する。この結果、エッチング異方性により材料が厚く残ってしまう領域についても、エッチング液との接触面積が増大することから、そうでない領域とほぼ同様のスピードでエッチングが進行する。
この結果、図９（ｄ）に示すように、形成される長溝５６の底部は従来よりも平坦なものにすることができる。

（電極形成工程）
続いて、図１０（ａ）に示すように、レジスト１９と、耐蝕膜１２，１７を全て除去する。
この状態は図３の圧電振動片３２の電極が形成されていない状態である。
続いて、図示しないが、全面に電極を形成するための金属膜、例えば、クロムを下地として金を蒸着またはスパッタリング等の手法により形成する。この金属膜は、耐蝕膜と同じ下地層としてのクロム層と、その上に被覆される金被覆層で構成することができる。
その後フォトリソグラフィの手法により、図３で説明したような各電極を形成することにより、図３で説明した構造の圧電振動片３２が完成する。

以上の工程により、図３のように完成した圧電振動片３２は、図１及び図２に示すように、パッケージ３６の内部に、導電性接着剤４３を利用して接合される。その後で、このパッケージ３６にロウ材（例えば、低融点ガラス）を用いて蓋体３９を接合することで、圧電デバイス３０を完成することができる。
以上説明したように、この実施形態の製造方法によれば、圧電材料のウエハ状の基板１１などを用いて、所謂音叉型の圧電振動片をウエットエッチングにより形成する場合に、特にその振動腕３４に設ける長溝５６をエッチングする際において、エッチングにより圧電材料が他の領域と比べて厚く残る箇所について、細幅で先行するエッチングを行うようにしている。

これにより、エッチング異方性によって、エッチング残りが生じて材料が厚く残る可能性がある領域について、細幅の溝１１ａが形成されるから、この細幅の溝にエッチャントが適切に入り込み、残り領域のエッチングをする際には、従来厚く残っていた材料も適切に除去される。これにより、長溝５６の底部はほぼ平らとなり、振動腕３４の左右の電界バランスが改善される。これにより、振動腕の屈曲振動が、その屈曲バランスの点で改善されるので、Ｚ方向変位や、Ｙ方向変位を抑制し、ＣＩ値を低く抑えることができる。
しかも、本実施形態では、図５で説明したように、基板１１に２つの耐蝕膜１２，１７を連続して形成している。すなわち、同じ成膜工程を往復するだけで、必要とされる２つ耐蝕膜を形成することができ、効率が良い。

（圧電振動片の製造方法の第２の実施形態）
図１１ないし図１６は、圧電振動片３２の製造方法の第２の実施形態を示す工程図である。これらの図で第１の実施形態と同種の材料もしくは部材には同じ符号を付して、重複する説明は省略する。

（外形形成工程）
図１１（ａ）に示す基板１１の表面（表裏面）には、図１１（ｂ）に示すように、スパッタリングもしくは蒸着等の手法により、マスクとして用いる耐蝕膜１２が形成される。
次に、図１１（ｃ）に示すように、耐蝕膜１２の上には、レジスト１３が塗布される。続いて、図１１（ｄ）に示すように、レジスト１３上に圧電振動片の外形に適合したマスク１６を配置する。

図１２（ａ）に示すように、レジスト１３を露光・現像して圧電振動片の外形に適合させる。次に、図１２（ｂ）に示すように、耐蝕膜１２をレジスト１３の寸法に適合するように、エッチングにより除去する。図１２（ｃ）に示すように、レジスト１３を全て除去する。これにより、耐蝕膜１２が振動腕３４の幅寸法に残されたことになる。

次に、この実施形態では、図１２（ｄ）に示すように、耐蝕膜１２を残しつつ、さらに耐蝕膜１７を成膜する。続いて図１３（ａ）に示すように、あらたに溝形成用レジスト１４を全面に塗布する。
続いて、後の工程で振動腕の中央部に長溝を形成する準備として、図１３（ｂ）に示すように、レジスト１４の上に、マスク１５を配置する。このマスク１５には、開口１５ａが形成されている。この状態で露光・現像する。
続いて、図１３（ｃ）に示すように、感光したレジスト１４を除去し、図１３（ｄ）に示すように、耐蝕膜１７に、上記案内溝に対応した開口１７ａを形成するようにエッチングを行う。同時に、レジスト１４から露出した耐蝕膜１７も除去する。次いで、図１４（ａ）に示すように、レジスト１４を全て剥離する。

次いで、図１４（ｂ）に示すように、新たなレジスト１９を全面に塗布する。
次に、図１４（ｃ）に示すように、レジスト１９上に、マスク１８を配置する。マスク１８は、振動腕に形成すべき長溝の溝幅に対応した開口１８ａを有する。この状態で、露光・現像する。
図１４（ｄ）では、感光したレジスト１９を剥離する。この状態で、長溝を除く圧電振動片３２（図３参照）の外形が露出する。レジスト１９の開口１９ａの内側である長溝の位置には耐蝕膜１７，１２が残っている。
続いて、図１５（ａ）に示すように、圧電振動片３２の外形から外側の部分として露出した基板１１に関して、圧電振動片の外形のエッチングを行う。

（溝形成工程）
図１５（ｂ）に示すように、レジスト開口１９ａから露出した耐蝕膜１７をエッチングにより除去する。この際に、耐蝕膜１７には開口１７ａがあるので、この開口１７ａから侵入したエッチング液が、上記耐蝕膜１７のエッチングと同時にその下の耐蝕膜１２の該当個所をエッチングするので、耐蝕膜１２には開口１２ａが形成される。
この状態で、図１５（ｃ）に示すように、先行するエッチングを行う。
すなわち、上記したフッ酸溶液などによりエッチングを行うと、このエッチャントは、耐蝕膜１２の開口１２ａから入り込んで、基板１１に溝１１ａを形成する。

次に、図１５（ｄ）に示すように、レジストの開口１９ｂから露出した耐蝕膜１２をエッチングにより除去して基板１１を露出させ、長溝のハーフエッチングを行う。
この結果、図１６（ａ）に示すように、形成される長溝５６の底部は従来よりも平坦なものにすることができる。
以降の工程は図示されているように、第１の実施形態と同じである。

以上の説明から明らかなように、この実施形態の製造方法によっても、圧電振動片３２の振動腕３４の長溝５６の底部はほぼ平らとなり、振動腕３４の左右の電界バランスが改善される。これにより、振動腕の屈曲振動が、その屈曲バランスの点で改善されるので、Ｚ方向変位や、Ｙ方向変位を抑制し、ＣＩ値を低く抑えることができる。

本発明は上述の実施形態に限定されない。各実施形態の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略し、図示しない他の構成と組み合わせることができる。
また、この発明は、パッケージ内に圧電振動片を収容するものであれば、水晶振動子、水晶発振器、ジャイロセンサ、角度センサ等の名称にかかわらず、全ての圧電振動片とこれを利用した圧電デバイスに適用することができる。
また、上述の実施形態では、パッケージにセラミックを使用した箱状のものを利用しているが、このような形態に限らず、金属製のシリンダー状のケース等のパッケージと同等の収容容器に圧電振動片を収容するものであれば、いかなるパッケージやケースを伴うものについても本発明を適用することができる。

本発明の実施形態に係る圧電デバイスの概略平面図。 図１の圧電デバイスのＢ−Ｂ線における概略断面図。 図１の圧電デバイスに使用される圧電振動片の概略斜視図。 図３の圧電振動片のＣ−Ｃ線切断端面図。 図３の圧電振動片の製造方法の第１の実施形態の要部を示す工程図。 図３の圧電振動片の製造方法の第１の実施形態の要部を示す工程図。 図３の圧電振動片の製造方法の第１の実施形態の要部を示す工程図。 図３の圧電振動片の製造方法の第１の実施形態の要部を示す工程図。 図３の圧電振動片の製造方法の第１の実施形態の要部を示す工程図。 図３の圧電振動片の製造方法の第１の実施形態の要部を示す工程図。 図３の圧電振動片の製造方法の第２の実施形態の要部を示す工程図。 図３の圧電振動片の製造方法の第２の実施形態の要部を示す工程図。 図３の圧電振動片の製造方法の第２の実施形態の要部を示す工程図。 図３の圧電振動片の製造方法の第２の実施形態の要部を示す工程図。 図３の圧電振動片の製造方法の第２の実施形態の要部を示す工程図。 図３の圧電振動片の製造方法の第２の実施形態の要部を示す工程図。 従来の圧電振動片の概略斜視図。 図１７のＡ−Ａ線切断端面図。

符号の説明

３０・・・圧電デバイス、３６・・・パッケージ、３２・・・圧電振動片、３４，３５・・・振動腕、５１・・・基部、５４，５５・・・励振電極、５６，５７・・・長溝

Claims (4)

1. 水晶の単結晶材料で形成した基部と、この基部と一体に形成され、かつ前記基部から平行に延びる複数の振動腕と、前記各振動腕の表裏面に水晶の単結晶材料の機械軸に沿った方向に延びる有底の長溝とを備えた水晶振動片をエッチングにより形成する製造方法であって、
   前記長溝をウエットエッチングして形成するに際して、前記長溝の長手方向に沿った壁面のうち面の向きが電気軸のプラス方向である壁面に寄った箇所に前記長溝よりも幅が細い細幅で先行するエッチングを行い、
   次いで、前記長溝を形成するためのウエットエッチングをする
   ことを特徴とする水晶振動片の製造方法。
   
2. 前記水晶の単結晶材料に、前記水晶振動片の外形を形成するための外形形成用耐蝕膜と、前記外形形成用耐蝕膜上に前記長溝を形成するための長溝形成用耐蝕膜とを積層して成膜し、
   前記長溝形成用耐蝕膜の外周形状が前記長溝の溝幅に適合するよう前記長溝形成用耐蝕膜をパターニングする工程と、
   前記外形形成用耐蝕膜を前記水晶振動片の外形に適合するようにパターンニングし、前記長溝形成用耐蝕膜を前記細幅に適合するようにパターンニングする工程と、
   前記長溝の溝幅に適合するように前記長溝形成用耐蝕膜の内面を除去し、前記細幅に適合するように前記外形形成用耐蝕膜の一部を除去するようにパターニングする工程と、を含む請求項１に記載の水晶振動片の製造方法。
   
3. 前記水晶の単結晶材料に第１の耐蝕膜を成膜した後で、この第１の耐蝕膜を前記水晶振動片の外形に適合するようにパターニングし、前記パターニング後の前記第１の耐蝕膜の上に第２の耐蝕膜を成膜する工程と、
   前記細幅に適合するように前記第２の耐蝕膜の一部を除去するようにパターニングする工程と、前記長溝の溝幅に適合するように前記第２の耐蝕膜の内面を除去し、前記細幅に適合するように前記第１の耐蝕膜の一部を除去するようにパターニングする工程と、を含む請求項１に記載の水晶振動片の製造方法。
   
4. 収容容器内に水晶振動片を収容した水晶振動子の製造方法であって、
   エッチングにより、音叉型水晶振動片の外形を形成する外形形成工程と、
   水晶基板に前記音叉型水晶振動片の振動腕の表裏面に水晶の単結晶材料の機械軸に沿った方向に延びる有底の長溝をウエットエッチングにより形成する溝形成工程と、
   前記長溝内に駆動電極を形成する電極形成工程と
   を含んでおり、
   前記長溝をウエットエッチングして形成するに際して、前記長溝の長手方向に沿った側壁面のうち面の向きが電気軸のプラス方向である壁面に寄った箇所に前記長溝よりも幅が細い細幅で先行するエッチングを行い、
   次いで、前記長溝を形成するためのウエットエッチングをする
   ことを特徴とする水晶振動子の製造方法。

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