JP4629094B2 - 圧電振動片、圧電デバイス及びそれらの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は例えば水晶からなる圧電基板を用いて、支持腕を持つ音叉型の圧電振動片及び圧電デバイスを製造する技術に関する。

従来、時計や家電製品、各種情報・通信機器やＯＡ機器等の民生・産業用電子機器には、その電子回路のクロック源として圧電振動子、圧電振動片とＩＣチップとを同一パッケージ内に封止した発振器やリアルタイムクロックモジュール等の圧電デバイスが広く使用されている。また、船舶・航空機・自動車等の姿勢制御や航行制御、ビデオカメラ等の手振れ防止・検出等における回転角速度センサとして、圧電振動ジャイロが広く利用され、三次元立体マウス等の回転方向センサにも応用されている。

特に最近、これら圧電デバイスは、それを搭載する電子機器の小型化・薄型化に伴い、より一層の小型化・薄型化が要求されている。また、低いＣＩ（クリスタルインピーダンス）値を確保して、高品質で安定性に優れた圧電デバイスが要求されている。圧電デバイスはＣＩ値を低く保持するために、たとえば振動腕構造を有する音叉型圧電振動片が開発され、さらに小型化するために、基部長を短くし支持腕を持つ音叉型圧電振動片が提供されている。

特許文献１によれば、この支持腕１４０を持つ音叉型圧電振動片１２０は図７に示すように基部１２９に振動腕１２１が設けられ、２つの振動腕１２１には溝部１２７がそれぞれ設けられている。また支持腕１４０は基部１２９の幅方向に延長し、さらに振動腕方向に伸びている。支持腕１４０を形成することで、パッケージＰＫＧ２の外部の温度変化又は落下などの衝撃からの影響を減少させ、特に温度特性が良好となる。また、支持腕１４０を形成することはパッケージＰＫＧ２の内部で振動する振動腕１２１の振動漏れが外部に及ぼす影響がほとんどない。また、支持腕１４０を持つ音叉型圧電振動片１２０は接合部１２６で導電性接着剤ＣＡにより支持腕１４０の中央部とパッケージＰＫＧ２とを固定している。
特開２００６−１４８８５７

しかしながら、さらに小型化が要求されるにしたがい、従来の支持腕の長さ又は固定位置では十分にパッケージ外部の温度変化、衝撃、又はパッケージ内部の振動漏れの影響を減少させることが難しくなってきている。

本発明の目的は、所定の大きさのパッケージ内で、従来と比べ支持腕の軸長さを伸ばすことで振動漏れなどの影響を少なくする圧電振動片を提供し、またその圧電振動片の支持腕の先端をパッケージに固定することで、さらなる小型化に対応できる圧電デバイスを提供する。

第１の観点のパッケージに実装される圧電振動片は、圧電材料により形成され、所定の幅で一端側から他端側へ所定方向に伸びる基部と、基部の一端側から所定方向に伸びる少なくとも一対の振動腕と、基部の一端側から他端側の間で幅の方向に延長され、かつ振動腕の外側において、所定方向に伸びる支持腕と、実装のために支持腕の先端に形成された第２接着領域と、を備え、支持腕の先端は振動腕の先端の位置よりも延びておらず、且つ支持腕の軸長さは振動腕の基部から先端までの長さよりも伸びる。なお、軸長さとは支持腕の断面中心を通る長さを意味する。
この構成により、支持腕は振動腕の振動をパッケージの外部へ振動漏れとして伝えにくくさせ、またパッケージの外部の温度変化又は衝撃の影響を受けにくくさせるため、圧電振動片は小型化でありながら高性能になる。

第２の観点の圧電振動片の支持腕は、曲線状又は直線状にジグザグに折れ曲がっている。
この構成により支持腕の軸長さは振動腕の基部から先端までの長さよりも伸びる。

第３の観点の圧電振動片の支持腕は、圧電材料の厚さ方向に折れ曲がっている。
この構成により、これまでのパッケージと同じ設置面積（ＸＹ平面）内で支持腕の軸長さを振動腕の基部から先端までの長さよりも伸ばすことができる。

第４の観点の圧電振動片の支持腕は、幅方向に折れ曲がっている。
この構成により、これまでのパッケージと同じ高さ（Ｚ方向）内で支持腕の軸長さを振動腕の基部から先端までの長さよりも伸ばすことができる。

第５の観点の支持腕のジグザグは、この支持腕の厚さ又は幅よりも５０％より大きい溝又は切れ込みにより形成されている。
溝及び切れ込みが支持腕の厚さ又は幅に比べて小さいと振動漏れが直線的に伝播してしまう。このため溝又は切れ込みは、支持腕の厚さ又は幅よりも５０％より大きくなっている。

第６の観点の圧電デバイスは、第１ないし第５のいずれかの観点の圧電振動片を収容するパッケージとこのパッケージを封止する封止蓋とを備え、圧電振動片の支持腕の先端部がパッケージに固定される。
振動腕の振動による振動漏れが小さくなる圧電振動片を実装する圧電デバイスは、周波数振動の変動も少なく高性能を維持できる。

第７の観点の圧電振動片の製造方法は、基部からの一端側から所定方向に伸びる振動腕及び基部の側面から伸びた所定方向に伸びる支持腕を有する圧電振動片を圧電材料から製造され、振動腕には第１溝部が形成され且つ支持腕には第２溝部が形成されている。その製造方法は、圧電振動片の外形形状の一部及び第２溝部の一部をエッチングする第１圧電エッチング工程と、この第１圧電エッチング工程後に、圧電振動片の外形形状、第１溝部及び第２溝部をエッチングする第２圧電エッチング工程と、を備える。
支持腕に形成する第２溝部は、圧電振動片の外形形状及び振動腕に形成される第１溝部と同時にエッチングすることができる。このため、新たに特別な工程を必要とすることがなく、製造コストを低減することができる。

第８の観点の圧電振動片の製造方法は、基部からの一端側から所定方向に伸びる振動腕及び基部の側面から伸びた所定方向に伸びる支持腕を有する圧電振動片を圧電材料から製造し、支持腕は厚さ方向にＣの字形状をしている。その製造方法は、圧電振動片の外形形状のエッチングとは別に形成された圧電ブロックを支持腕とシロキサン結合するシロキサン結合工程を備える。
支持腕に圧電ブロックをシロキサン結合することで、支持腕が厚さ方向にＣの字形状となる。

第９の観点の圧電デバイスの製造方法は、第７又は第８の観点の製造方法で製造された圧電振動片を支持腕の先端部で固定する固定工程と、さらに、真空中でベースに固定された圧電振動片を蓋部で覆う封止工程と、を備える。
圧電振動片が支持腕の先端部でベースに固定されるため、振動腕からの振動漏れがパッケージの外部へ伝播しなくなり高性能な圧電デバイスを製造することができる。

従来と比べ支持腕の距離を伸ばすことで振動漏れを少なくした圧電振動片を提供し、またその圧電振動片をパッケージに装着する際には、接合位置を支持腕の先端にすることで高性能な圧電振動子を提供できる。

本発明の支持腕は、限られたパッケージの空間の中で固定部と端部との距離をより長く形成する事で、パッケージ外部の温度変化、衝撃、又はパッケージ内部の振動漏れの影響を減少させることができる。

＜＜実施例１＞＞
＜支持腕付き音叉型水晶振動片の構成＞
図１は、圧電デバイス５０の構成を示したものである。図１（ａ）はパッケージＰＫＧ１の中に入った支持腕付き音叉型水晶振動片（以下支持腕型水晶振動片２０とする）の全体構成を示した上部平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の第１支持腕４０部分のＢ−Ｂ断面を示した図である。支持腕型水晶振動片２０の母材は、Ｚ板に加工された単結晶水晶ウエハ１０で形成されている。小型で必要な性能を得るために、図１（ａ）に示すように、支持腕型水晶振動片２０は、基部２９からＹ方向に伸びる振動腕２１と同じＹ方向に伸びる第１支持腕４０を形成している。第１支持腕４０は接合部２６で導電性接着剤ＣＡによりパッケージＰＫＧ１の電極（図示せず）と接合されている。

支持腕型水晶振動片２０は、たとえば３２．７６８ｋＨｚで信号を発振する振動片で、極めて小型の音叉型振動片となっている。振動腕２１の表裏両面には、第１溝部２２が形成されている。例えば、一本の振動腕２１の表面には２つの第１溝部２２が形成されており、振動腕２１の裏面側にも同様に２つの第１溝部２２が形成されている。つまり、一対の振動腕２１には４箇所の第１溝部２２が形成される。第１溝部２２の断面は、略Ｈ型に形成され支持腕型水晶振動片２０のＣＩ値を低下させる効果がある。

支持腕型水晶振動片２０の基部２９は、その全体が略板状に形成されている。基部２９の長さである基部長ＫＬは支持腕型水晶振動片２０の全長を短くするためにできるだけ短いほうが望ましい。しかし、基部長ＫＬを短くすると、振動腕２１の振動がパッケージＰＫＧの外部へ振動漏れとして伝わるおそれがあり、またパッケージＰＫＧの外部の温度変化又は衝撃の影響を受けやすくなる。このため、第１支持腕４０を形成することで、基部長ＫＬはより短くすることができ、支持腕型水晶振動片２０の全長を短くすることができる。

第１支持腕４０は図１（ｂ）で示すようにＺ方向に第１支持腕４０の第２溝部４１を表面と裏面とに交互に刻むことで、第１支持腕４０の距離を長くする。第２溝部４１を表面と裏面とに交互に配置することで、第１支持腕４０はＹＺ平面でジグザグ形状となっている。第２溝部４１はエッチングにより形成し、支持腕型水晶振動片２０の外形と第１溝部２２とを形成すると同時に形成する。第２溝部４１の形成方法の詳細は後述する。直線状の支持腕の距離を単に長くするために、振動腕２１の先端の位置を越えて長くしてしまっては、パッケージＰＫＧの大きさを必要以上に大きくしなければならない。このため、第１支持腕４０のＹ方向に伸びる長さ（Ｚ方向に投影した長さ）は、最大で振動腕２１の先端までの長さと同じ位置までである。

第２溝部４１の深さｄ２は、第１支持腕４０の厚さの５０％より大きくすることで、第１支持腕４０の断面中心を通る長さＳＬ（以下軸長さＳＬとする）が長くなり、第１支持腕４０を伝わる振動の距離が長くなる。また振動は第２溝部４１で反射および減衰を繰り返すことで効率的に振動が減少する。このため第２溝部４１を形成する第１支持腕４０は、振動腕２１の振動をパッケージＰＫＧの外部へ振動漏れとして伝えにくくさせ、またパッケージＰＫＧの外部の温度変化又は衝撃の影響を受けにくくさせる。

なお、第２溝部４１の深さｄ２が第１支持腕４０の厚さの５０％以下であると、振動漏れが直線的に伝播してしまうので好ましくない。第１支持腕４０の強度も考慮して、第２溝部４１の深さｄ２は第１支持腕４０の厚さの５０％より大きく７０％以下であることが好ましい。

第１支持腕４０は接合部２６において導電性接着剤ＣＡでパッケージＰＫＧ１と接合されるが、本実施例では第１支持腕４０の先端Ｔｉｐで固定されている。なお、以下に説明する実施例２、実施例３及び実施例４においても同様に支持腕の先端Ｔｉｐにおいて導電性接着剤ＣＡにより固定される。

図２は、溝部を形成していない図１（ａ）で示す支持腕型水晶振動片２０においての各固定位置における周波数変化のシュミュレーションの結果を示す。
接合部２６である固定位置を第１支持腕４０の先端Ｔｉｐにすることは、周波数変化（Δｆ／ｆ）が起きにくくしている。周波数変化（Δｆ／ｆ）が小さいということは振動漏れが抑制されることを意味している。

図２では、第１支持腕４０の根元Ｒｔで固定した場合と、第１支持腕４０の中央部Ｍｉｄで固定した場合と、第１支持腕４０の先端Ｔｉｐで固定した場合とを示している。この図で分かるように固定位置は第１支持腕４０の先端Ｔｉｐで固定したほうが、より周波数が安定する。これより以下の実施例においても第１支持腕４０の先端Ｔｉｐに接合部２６を形成し、第１支持腕４０の軸長さＳＬを長くすることで、周波数変化を起きにくくする。接合部２６において、支持腕型水晶振動片２０は導電性接着剤ＣＡを用いてパッケージＰＫＧ１に固定される。

つまり、接合部２６である固定位置を第１支持腕４０の先端Ｔｉｐにすることは、周波数変化（Δｆ／ｆ）が起きにくくしている。周波数変化（Δｆ／ｆ）が小さいと振動漏れが抑制される。このことから、第１支持腕４０の軸長さＳＬをできるだけ長くした方が振動漏れが抑制されることがわかる。

＜圧電デバイス５０の製造方法＞
圧電デバイス５０は基本的に支持腕型水晶振動片２０と、支持腕型水晶振動片２０を収容するパッケージＰＫＧ１とで構成されている。以下は支持腕型水晶振動片２０の形成方法をフローチャートで示し、続いて圧電デバイス５０の製造方法を示す。

図３Ａと図３Ｂとのフローチャートは図１の支持腕型水晶振動片２０をフォトリソ・エッチングの手法で製造する方法を示している。図３Ａと図３Ｂとのフローチャートの右図はそれぞれのステップにおける図１の支持腕型水晶振動片２０のＥ−Ｅ断面における単結晶水晶ウエハ１０の一部を示し、図の左に第２溝部４１を形成し、右側に第１溝部２２を形成する様子を図示する。以下のフォトリソ・エッチングによる製造方法は一例であり、これに限るものでない。

図３ＡのステップＳ１１１では、まず、単結晶水晶ウエハ１０を用意する。そして、単結晶水晶ウエハ１０の全面に、金属膜３２をスパッタリングもしくは蒸着などの手法により形成する。金属膜３２は単結晶水晶ウエハ１０に、金（Ａｕ）や銀（Ａｇ）等を直接成膜することが困難なため、下地としてニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）又はチタン（Ｔｉ）等を使用する。つまり、本実施例では、金属膜３２としてクロム層の上に金層を重ねた金属膜を使用する。たとえば、クロム層の厚みは１００オングストローム、金層の厚みも１０００オングストローム程度とする。この状態が図３Ａ（ａ）に示されている。

ステップＳ１１２では、金属膜３２を形成した単結晶水晶ウエハ１０に、フォトレジスト層３６を全面にスピンコートなどの手法で均一に塗布する。フォトレジスト層３６としては、たとえば、ノボラック樹脂によるポジフォトレジストを使用できる。フォトレジスト層３６が形成された状態が図３Ａ（ｂ）に示されている。

ステップＳ１１３では、露光装置を用いて、フォトマスクに描かれた支持腕型水晶振動片２０の外形パターンをフォトレジスト層３６が塗布された単結晶水晶ウエハ１０の両面に露光する。露光は図３Ａ（ｃ）で示すようにＥ−Ｅ断面の第２溝部４１を形成するために、単結晶水晶ウエハ１０の表面側の金属層３２を除去するように露光し、裏面側は第１支持腕４０の幅を形成するように露光する。図３Ａ（ｃ）は、フォトレジスト層３６の一部が露光された状態を示す。露光されたフォトレジスト３７は、現像することで除去される。

ステップＳ１１４では、フォトレジスト層３６から露出した金層を、たとえばヨウ素とヨウ化カリウムの水溶液を用いて、金層をエッチングする。次いで、金層が除去されて露出したクロム層を、たとえば硝酸第二セリウムアンモニウムと酢酸との水溶液でエッチングする。これらのエッチングは水溶液の濃度、温度および水溶液に浸している時間を調整して余分な箇所が侵食されないようにする。こられの処理によりフォトレジスト層３６から露出した金属膜３２を除去することができる。また、残存するフォトレジスト層３６も除去する。残存するフォトレジスト層３６が除去された状態が図３Ａ（ｄ）に示されている。

ステップＳ１１５では、金属膜３２から露出した単結晶水晶ウエハ１０を、支持腕型水晶振動片２０の外形になるようにウエットエッチングを行う。このときのエッチングはステップＳ１１５の右図に示すように単結晶水晶ウエハ１０を貫通させないような厚さＷ２が残るようにウエットエッチングの時間を調節する。ウエットエッチングで水晶ウエハ１０が厚さＷ２になった状態を図３Ａ（ｅ）に示す。

この厚さＷ２は図３Ｂ（ｉ）に示すように形成する溝の深さをｄ１とすると、Ｗ２≦ｄ１の関係になるように調整する。また、第１支持腕４０の第２溝部４１の深さｄ２は厚さＷ２と深さｄ１とを足した距離となるため、所望の深さになるように厚さＷ２を求める。また、形成する第２溝部４１の深さｄ２は支持腕の厚さの５０％より大きくするように設計することで、第１支持腕４０の軸長の長さを長くすることができる。この工程は第１圧電エッチング工程とする。

図３ＢのステップＳ１１６では、新たなフォトレジスト３６をスピンコート又はスプレーで塗布する。新たなフォトレジスト３６が塗布された状態が図３Ｂ（ｆ）に示されている。

ステップＳ１１７では、露光装置を用いて、フォトマスクに描かれた支持腕型水晶振動片２０の外形パターンと第１溝部２２とをフォトレジスト層３６の両面に露光する。図３Ｂ（ｇ）はフォトレジスト層３６の一部が露光された状態を示す。また、露光されたフォトレジスト３７は現像して除去する。

ステップＳ１１８では、第１溝部２２の金属膜３２をエッチングで除去する。この場合も図３ＡのステップＳ１１４での処理と同様に金属膜３２を除去する。図３Ｂ（ｈ）は金属膜３２が除去された状態を示す。

ステップＳ１１９では、第１溝部２２と第２溝部４１と外形とのウエットエッチングを同時に行う。すなわち、エッチング液としてフッ酸溶液を用いて、フォトレジスト層３６と金属膜３２とから露出した水晶材料１０に、第１溝部２２と外形との形成を同時に行う。図３Ｂ（ｉ）に示すように、第１溝部２２の所定の深さになるような時間でウエットエッチングを止めると、Ｗ２≦ｄの関係により外形は貫通することになる。また第２溝部４１は所定の深さｄ２になる。この工程は第２圧電エッチング工程とする。

ステップＳ１２０では、残ったフォトレジスト層３６とおよび金属膜３２を除去する。これらの工程を経て、単結晶水晶ウエハ１０には図３Ｂ（ｊ）に示すような第１溝部２２と第２溝部４１とを持つ支持腕型水晶振動片２０が形成される。

以上のように、支持腕に第２溝部４１を持つ支持腕型水晶振動片２０はステップＳ１１７の第１圧電エッチング工程とステップＳ１１９の第２圧電エッチング工程とで形成される。

支持腕型水晶振動片２０の外形と溝部が形成された後に、振動腕２１および基部２９および第１支持腕４０に、励振電極及び導通電極などを形成する。図１では図を分かりやすくするために図示していない。

電極は、５０オングストローム〜５０００オングストロームのクロム（Ｃｒ）層の上に１００オングストローム〜５０００オングストロームの金（Ａｕ）層が形成された構成になっている。すなわち、第一層と第二層とを合わせると、１５０オングストローム〜１００００オングストロームの電極パターンの厚さになる。また、クロム（Ｃｒ）層の代わりに、タングステン（Ｗ）層、ニッケル（Ｎｉ）層、ニッケルタングステン層又はチタン（Ｔｉ）層を使用してもよく、また金（Ａｕ）層の代わりに、銀（Ａｇ）層を使用してもよい。

電極の形成は公知のフォトレジスト・エッチング技術を用い、励振電極などを形成する。励振電極などを形成し終えると、支持腕型水晶振動片２０が完成する。完成した支持腕型水晶振動片２０は第１支持腕４０の先端ＴｉｐでパッケージＰＫＧ１と固定される。例えば、第１支持腕４０の先端ＴｉｐはパッケージＰＫＧ１の接続電極（図示しない）に塗布した導電性接着剤ＣＡの上に載置して、導電性接着剤ＣＡを加熱により仮硬化させる。次に、硬化炉で導電性接着剤ＣＡを本硬化することにより接合部２６で支持腕型水晶振動片２０を固定する。

この状態で、支持腕型水晶振動片２０は振動腕２１の先端Ｔｉｐにレーザー光を照射されて、振動腕２１の錘金属層の一部を蒸散・昇華させられる。これにより、質量削減方式による周波数調整が完了する。次に、支持腕型水晶振動片２０を接合したパッケージＰＫＧ１は真空チャンバ内に入れ封止材２７により蓋体２８を接合する。その後、駆動特性などの検査を行い、圧電振動デバイス５０は完成する。

＜＜実施例２＞＞
実施例１では第１支持腕４０のＺ方向に第２溝部４１を形成することで、第１支持腕４０の軸長さＳＬの距離を長くしていた。しかし第２溝部４１を形成するために強度が低下し、第１支持腕４０の幅を広げるなどの手法などが必要となる場合がある。

図４（ａ）は、支持腕がＺ方向にＣの字型形状をした圧電デバイスの構造を示した上面図であり、（ｂ）は、（ａ）に描いた圧電デバイスのＢ−Ｂ断面図である。このようなＣの字型形状も便宜上ＹＺ平面でジグザグ形状と呼ぶ。
図４（ａ）は、第１支持腕４０と第２支持腕４２とをＺ方向に２段にすることで、限られたパッケージＰＫＧ１の内部で第１支持腕４０の軸長の距離を長くしている。また、２段の支持腕型水晶振動片２０は第２支持腕４２の先端でパッケージＰＫＧ１と固定する。また振動は第１支持腕４０と第２支持腕４２との角部で反射、および減衰を繰り返すことで効率的に減少する。なお支持腕を２段にすることで支持腕型水晶振動片２０はＺ方向に収容するための空間が必要となる。

本実施例の製造方法は、公知のフォトレジスト・エッチング技術などで第１支持腕４０を持つ支持腕型水晶振動片２０の外形を形成し、別の工程で第２支持腕４２と水晶ブロック４３とを形成する。次に支持腕型水晶振動片２０は、第１支持腕４０と第２支持腕４２と水晶ブロック４３とをシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ―Ｓｉ結合）により接合する。たとえば接合面を鏡面研磨し所定の温度で加熱することで、第１支持腕４０と水晶ブロック４３と第２支持腕４２とが接合し、Ｚ方向にコの字型の形状をもつ支持腕型水晶振動片２０を製造することができる。水晶同士を接合することで熱膨張による変形も考慮することなく、周波数特性の変化しない安定した支持腕型水晶振動片２０を形成することができる。

＜＜実施例３＞＞
図５（ａ）は、支持腕が折り返す形状の圧電デバイスの構造を示した上面図である。（ｂ）は、（ａ）に描いた圧電デバイスのＢ−Ｂ断面図であり、（ｃ）は、支持腕が（ａ）と逆方向に折り返す形状の圧電デバイスの構造を示した上面図である。

図５に示す支持腕型水晶振動片２０は、圧電デバイス５０の内部で第１支持腕４０が振動腕２１の先端Ｔｉｐで折り返し、パッケージＰＫＧ１と接合している。図５（ａ）で示すように基部２９からＹ方向に伸びた第１支持腕４０は、振動腕２１と同じ方向に伸び、さらに振動腕２１の先端（Ｔｉｐ）付近で内側（Ｘ方向）に伸び、またさらにＹ方向の基部側へ伸びる形状に形成される。このように、第１支持腕４０の軸長さＳＬの距離を長くしている。図５（ｂ）は図５（ａ）の第１支持腕４０部分のＢ−Ｂ断面を示した図である。なお、図５（ｃ）示すように、第１支持腕４０は振動腕２１の先端付近で外側（Ｘ方向）に伸び、またＹ方向の基部側へ伸びる形状でもよい。また、振動は第１支持腕４０の折り返しで反射、および減衰を繰り返して効率的に振動が減少する。

本実施例の折り返しのある第１支持腕４０は公知のフォトレジスト・エッチング技術などで支持腕型水晶振動片２０の外形として形成することができる。電極を形成した支持腕型水晶振動片２０は第１支持腕４０の先端でパッケージＰＫＧ１と接合することで圧電デバイスを製造することができる。また、折り返しの第１支持腕４０に対して実施例１で示した第２溝部４１をさらに形成してもよい。

＜＜実施例４＞＞
図６は圧電デバイス５０の内部に第１支持腕４０がジグザクな形状をした支持腕型水晶振動片２０を示している。図６（ａ）に示すように、基部２９から幅方向に伸びた第１支持腕４０は振動腕２１方向に伸び、第１支持腕４０の先端の途中でジグザグ形状を形成することで、限られたパッケージＰＫＧ１内部で第１支持腕４０の軸長さＳＬの距離を長くしている。また、振動は第１支持腕４０のジグザク部で反射及び減衰を繰り返して効率的に振動が減少する。

第１支持腕４０がジグザクの切れ込み深さｄ３は、第１支持腕４０の全体幅ｄ４の５０％より大きくすることで、第１支持腕４０の軸長さＳＬが長くなり、第１支持腕４０を伝わる振動の距離が長くなる。

本実施例のジグザグ形状の第１支持腕４０は公知のフォトレジスト・エッチング技術などで支持腕型水晶振動片２０の外形として形成することができる。電極を形成した支持腕型水晶振動片２０は第１支持腕４０の先端でパッケージＰＫＧ１と接合することで圧電デバイスを製造することができる。

なお、実施例４のジグザクな形状は９０度方向（直線状）に折れ曲がる形状であるが、第１支持腕４０の軸長さＳＬが長くなるのであれば、６０度方向（直線状）に折れ曲がる形状（曲線状）であってもよく又は波型状に折れ曲がる形状であってもよい。

以上、本発明の好適実施例について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において上記各実施例に様々な変更・変形を加えて実施することができる。たとえば、本発明の支持腕型水晶振動片２０は、水晶以外にニオブ酸リチウム等の様々な圧電単結晶材料を用いることができる。

（ａ）は、支持腕がＺ方向に溝を持ち、ＹＺ平面でジグザグ形状の圧電デバイスの構造を示した上面図である。 （ｂ）は、（ａ）に描いた圧電デバイスのＢ−Ｂ断面図である。 支持腕の固定位置における周波数変化のシュミュレーションを示すグラフである。 支持腕型水晶振動片２０の製造方法のフローチャートである。 支持腕型水晶振動片２０の製造方法のフローチャートである。 （ａ）は、支持腕がＺ方向にコの字型形状をした圧電デバイスの構造を示した上面図である。 （ｂ）は、（ａ）に描いた圧電デバイスのＢ−Ｂ断面図である。 （ａ）は、支持腕が折り返す形状の圧電デバイスの構造を示した上面図である。 （ｂ）は、（ａ）に描いた圧電デバイスのＢ−Ｂ断面図である。 （ｃ）は、支持腕が（ａ）と逆方向に折り返す形状の圧電デバイスの構造を示した上面図である。 （ａ）は、支持腕がＸＹ平面でジグザク形状の圧電デバイスの構造を示した上面図である。 （ｂ）は、（ａ）に描いた圧電デバイスのＢ−Ｂ断面図である。 従来の支持腕型水晶振動片１２０を示した図である。

符号の説明

１０ … 単結晶水晶ウエハ
２０ … 支持腕型水晶振動片
２１ … 振動腕
２２ … 第１溝部
２６ … 接合部
２７ … 封止材
２８ … 蓋体
２９ … 基部
３２ … 金属膜
３６ … フォトレジスト層
３７ … 露光されたフォトレジスト
４０ … 第１支持腕
４１ … 第２溝部
４２ … 第２支持腕
４３ … 水晶ブロック
５０ … 圧電デバイス
ＫＬ … 基部長
ＰＫＧ１ … パッケージ
ＳＬ … 支持腕の断面中心を通る長さ（軸長さ）
１２０ … 従来の音叉型圧電振動片
１２１ … 従来の振動腕
１２７ … 従来の溝部
１２６ … 従来の接合部
１２９ … 従来の基部
１４０ … 従来の支持腕
ＰＫＧ２ … 従来のパッケージ

Claims (9)

1. パッケージに実装される圧電振動片であって、
   圧電材料により形成され、所定の幅で一端側から他端側へ所定方向に伸びる基部と、
   前記基部の一端側から所定方向に伸びる少なくとも一対の振動腕と、
   前記基部の前記一端側から前記他端側の間で前記幅の方向に延長され、かつ前記振動腕の外側で前記所定方向に伸びる支持腕と、
   実装のために前記支持腕の先端に形成された接着領域と、を備え、
   前記支持腕の前記先端は前記振動腕の先端の位置よりも延びておらず、且つ前記圧電材料の厚さ方向に折れ曲がった前記支持腕の軸長さは前記振動腕の基部から先端までの長さよりも長いことを特徴とする圧電振動片。
2. 前記支持腕は、曲線状又は直線状にジグザグに折れ曲がっていることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動片。
3. 前記支持腕のジグザグは、この支持腕の厚さ又は幅よりも５０％より大きい溝又は切れ込みにより形成されていることを特徴とする請求項２に記載の圧電振動片。
4. 前記支持腕は、前記圧電材料の厚さ方向に折れ曲がり再び前記所定方向の逆方向に伸びる請求項１に記載の圧電振動片。
5. パッケージに実装される圧電振動片であって、
   圧電材料により形成され、所定の幅で一端側から他端側へ所定方向に伸びる基部と、
   前記基部の一端側から所定方向に伸びる少なくとも一対の振動腕と、
   前記基部の前記一端側から前記他端側の間で前記幅の方向に延長され、前記振動腕の外側で前記所定方向に伸び、さらに前記幅の方向に延長され再び前記所定方向の逆方向に伸びる支持腕と、
   実装のために前記支持腕の先端に形成された接着領域と、を備え、
   前記支持腕の前記先端は前記振動腕の先端の位置よりも延びておらず、且つ前記支持腕の軸長さは前記振動腕の基部から先端までの長さよりも長いことを特徴とする圧電振動片。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の圧電振動片を収容するパッケージと、前記パッケージを封止する封止蓋と、を備え、
   前記圧電振動片の支持腕の前記接着領域が前記パッケージに固定されることを特徴とする圧電デバイス。
7. 基部からの一端側から所定方向に伸びる振動腕及び前記基部の側面から伸びた所定方向に伸びる支持腕を有する圧電振動片を、表面と裏面とを有する圧電材料から製造する製造方法であって、
   前記振動腕には第１溝部が形成され、且つ前記支持腕が前記圧電材料の厚さ方向に折れ曲がるように前記支持腕には前記表面と前記裏面とに前記所定方向に交互に配置された第２溝部が形成されており、
   前記圧電振動片の外形形状の一部及び前記第２溝部の一部を第１深さでエッチングする第１圧電エッチング工程と、
   この第１圧電エッチング工程後に、前記圧電振動片の外形形状、前記第１溝部及び前記第２溝部を第２深さでエッチングする第２圧電エッチング工程と、を備え、
   前記支持腕の第２溝部は前記第１深さと前記第２深さとを合わせた深さにエッチングされることを特徴とする圧電振動片の製造方法。
8. 基部からの一端側から所定方向に伸びる振動腕及び前記基部の側面から伸びた所定方向に伸びる支持腕を有する圧電振動片を、圧電材料から製造する製造方法であって、
   前記支持腕は厚さ方向にＣの字形状をしており、
   前記圧電振動片の外形形状のエッチングとは別に形成された圧電ブロックを前記支持腕とシロキサン結合するシロキサン結合工程
   を備えることを特徴とする圧電振動片の製造方法。
9. 圧電デバイスの製造方法であって、
   ベースに請求項７又は請求項８の製造方法で製造された圧電振動片を前記支持腕の先端部で固定する固定工程と、
   さらに、真空中で前記ベースに固定された圧電振動片を蓋部で覆う封止工程と、
   を備えることを特徴とする圧電デバイスの製造方法。