特許 5935664 音叉型圧電振動片、音叉型圧電振動デバイス、及び、音叉型圧電振動片の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5935664

(24)【登録日】2016年5月20日

(45)【発行日】2016年6月15日

(54)【発明の名称】音叉型圧電振動片、音叉型圧電振動デバイス、及び、音叉型圧電振動片の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H03H 9/19 20060101AFI20160602BHJP

   H03H 9/215 20060101ALI20160602BHJP

   H03H 9/02 20060101ALI20160602BHJP

   H03H 9/10 20060101ALI20160602BHJP

   H03H 3/02 20060101ALI20160602BHJP

   H03H 3/04 20060101ALI20160602BHJP

   H01L 41/09 20060101ALI20160602BHJP

   H01L 41/18 20060101ALI20160602BHJP

   H01L 41/22 20130101ALI20160602BHJP

【ＦＩ】

   H03H9/19 L

   H03H9/215

   H03H9/02 M

   H03H9/10

   H03H3/02 D

   H03H3/04 Z

   H01L41/08 C

   H01L41/18 101A

   H01L41/08 L

   H01L41/22

【請求項の数】8

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2012-255024(P2012-255024)

(22)【出願日】2012年11月21日

(65)【公開番号】特開2014-103572(P2014-103572A)

(43)【公開日】2014年6月5日

【審査請求日】2015年6月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000149734

【氏名又は名称】株式会社大真空

(74)【代理人】

【識別番号】110000947

【氏名又は名称】特許業務法人あーく特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤井 智

(72)【発明者】

【氏名】古城 有果

【審査官】 橋本 和志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１７８０６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１９３１３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−００５８９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０１０７３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１２９１８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５３−０９３７９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２８２２３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００５／００８８８８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｈ ９／１９

Ｈ０１Ｌ ４１／０９

Ｈ０１Ｌ ４１／１８

Ｈ０１Ｌ ４１／２２

Ｈ０３Ｈ ３／０２

Ｈ０３Ｈ ３／０４

Ｈ０３Ｈ ９／０２

Ｈ０３Ｈ ９／１０

Ｈ０３Ｈ ９／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数本の腕部と、これらの腕部を突出して設けた基部とを備える音叉型圧電振動片であって、
前記腕部は、少なくとも一方の主面に溝部を有する励振部を含み、
前記励振部には、前記溝部よりも前記腕部の突出方向の先端側に位置する先端部に、スルーホールが設けられており、
前記溝部の内部を含む前記励振部の両主面に形成された励振電極が、前記スルーホールを介して導通されていることを特徴とする音叉型圧電振動片。

【請求項2】

請求項１に記載の音叉型圧電振動片であって、
前記励振部の前記先端部が、基端側から前記先端側に向かって漸次幅広となる形状に形成されていることを特徴とする音叉型圧電振動片。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の音叉型圧電振動片であって、
前記スルーホールに導電材料が充填されていることを特徴とする音叉型圧電振動片。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか１つに記載の音叉型圧電振動片であって、
前記腕部は、前記励振部よりも前記先端側に、当該音叉型圧電振動片の周波数調整に用いられる調整部を有することを特徴する音叉型圧電振動片。

【請求項5】

請求項４に記載の音叉型圧電振動片であって、
前記調整部に、当該音叉型圧電振動片の基板材料よりも比重の重い材料を含む錘部を有することを特徴とする音叉型圧電振動片。

【請求項6】

請求項１〜５のいずれか１つに記載の音叉型圧電振動片であって、
前記励振部において、前記スルーホールは、前記腕部の突出方向に対して直交する幅方向の中心から偏位した位置に設けられていることを特徴とする音叉型圧電振動片。

【請求項7】

請求項１〜６のいずれか１つに記載の音叉型圧電振動片が搭載されたことを特徴とする音叉型圧電振動デバイス。

【請求項8】

複数本の腕部と、これらの腕部を突出して設けた基部とを備える音叉型圧電振動片の製造方法であって、
前記腕部の少なくとも一方の主面に、溝部を形成する工程と、
前記溝部の内部を含む前記腕部の両主面に、励振電極を形成する工程と、
前記腕部において、前記溝部の形成位置よりも前記腕部の突出方向の先端側に位置する先端部に、スルーホールを形成する工程と、
前記スルーホールの内部に、電解メッキにより導電材料をメッキして、前記腕部の両主面の前記励振電極を導通させる工程と
を有することを特徴とする音叉型圧電振動片の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、音叉型圧電振動片、この音叉型圧電振動片が搭載された音叉型圧電振動デバイス、及び、音叉型圧電振動片の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

圧電振動片の１つとして、基部とこの基部から突出された２つの腕部とからなる音叉型圧電振動片がある（例えば、特許文献１）。このような音叉型圧電振動片において、２つの腕部には、異電位で構成された一対の励振電極が形成されており、基部には、外部部品の電極に接続される一対の端子電極が形成されている。一対の端子電極は、一対の励振電極に夫々引出電極により接続されている。引出電極は、基部及び２つの腕部にパターン形成されている。

【0003】

また、この音叉型圧電振動片を、ベースと蓋とから構成された本体筐体の内部空間に気密封止することにより、音叉型圧電振動デバイスが構成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４−２８２２３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、現在、電子部品の小型化に伴い、音叉型圧電振動片の小型化が進んでいる。特に、音叉型圧電振動片では、腕部の寸法変更が発振周波数に影響を及ぼすことから、基部の小型化が進められている。

【0006】

しかしながら、従来の音叉型圧電振動片において、基部の小型化を図ると、一対の励振電極から引出して一対の端子電極に接続する引出電極の電極パターンを形成する領域を確保することが困難になる。つまり、従来の音叉型圧電振動片では、基部の小型化に伴って引出電極の電極パターンの形成が困難化していた。

【0007】

そこで、本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、基部における引出電極の電極パターンの形成を容易に行うことが可能である音叉型圧電振動片、この音叉型圧電振動片を搭載した音叉型圧電振動デバイス、及び、前記音叉型圧電振動片の製造方法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】

【0008】

本発明に係る音叉型圧電振動片は、複数本の腕部と、これらの腕部を突出して設けた基部とを備える音叉型圧電振動片であって、前記腕部は、少なくとも一方の主面に溝部を有する励振部を含み、前記励振部には、前記溝部よりも前記腕部の突出方向の先端側に位置する先端部に、スルーホールが設けられており、前記溝部の内部を含む前記励振部の両主面に形成された励振電極が、前記スルーホールを介して導通されていることを特徴とする。

【0009】

本発明によれば、音叉型圧電振動片において、基部における引出電極の電極パターンの形成を容易に行うことが可能となる。具体的には、腕部（励振部）の両主面に形成された励振電極が、腕部に設けられたスルーホールにより導通される。このため、基部において、必ずしも、腕部の両主面の励振電極を導通させるための電極パターンを形成する必要がない。よって、基部での引出電極の電極パターン形成の自由度が増す。その結果、基部での引出電極の電極パターン形成の自由度が増すことから、基部での電極の断線や短絡の可能性が下がる。

【0010】

本発明に係る音叉型圧電振動片において、前記励振部の前記先端部は、基端側から前記先端側に向かって漸次幅広となる形状に形成されていてもよい。

【0011】

この構成では、励振部の先端部における電極形成領域を拡げることが可能となる。また、電極形成領域を拡げて、電極面積を拡げることにより、ＣＩ値を下げることが可能となる。

【0012】

また、本発明に係る音叉型圧電振動片において、前記スルーホールには、導電材料が充填されていてもよい。

【0013】

この構成では、スルーホールに導電材料が充填されているので、より安定した導通を確保できる。具体的には、異方性材料の水晶Ｚ板からなる水晶ウエハをウェットエッチングして音叉型圧電振動片に、当該音叉型圧電振動片の基板を貫通するスルーホールを形成した場合、そのスルーホールの内側面は、均一な面とならず、凸凹な面となる。このような凸凹なスルーホールの内側面に電解メッキによりメッキ（導電材料）を析出させ、スルーホールの内側面に導電膜を形成する場合には、スルーホールの内側面に存在する凸部（エッジ部）などの電荷が集中し易いところで、核となるメッキが成長する。そのため、スルーホールの内側面に均一に導電膜が形成されないことがあり、結果として安定した導通を確保できない場合もある。しかしながら、スルーホールに導電材料が充填された構成では、スルーホールが導電性材料で満たされる。その結果、安定した導通を確保することができる。また、スルーホールに導電材料を充填する構成によれば、スルーホールの内側面に導電膜を形成する構成と比べ、スルーホール内における電極面積が拡張されるので、その結果、ＣＩ値が低下する。また、スルーホールに充填する導電材料に、音叉型圧電振動片の基板材料よりも比重の重い導電材料を使用すると、励振部の先端部が重くなるため、音叉型圧電振動片の発振周波数を下げることができる。

【0014】

また、本発明に係る音叉型圧電振動片において、前記腕部は、前記励振部よりも前記先端側に、当該音叉型圧電振動片の周波数調整に用いられる調整部を有していてもよい。

【0015】

この場合には、金属膜を形成する等して調整部の質量を調整することにより、音叉型圧電振動片の周波数を適宜調整することが可能となる。

【0016】

また、前記調整部は、当該音叉型圧電振動片の基板材料よりも比重の重い材料を含む錘部を有していてもよい。

【0017】

この構成では、調整部に設けた錘部によって腕部の質量を増加させることが可能である。このため、錘部によって腕部の質量を確保することにより、発振周波数の低周波数化を実現することができる。また、錘部によって腕部の質量が増すことに伴い、腕部が振動し易くなり、これにより小型化に伴うＣＩ値の増大を抑制することが可能となる。

【0018】

また、本発明に係る音叉型圧電振動片によれば、前記励振部において、前記スルーホールは、前記腕部の突出方向に対して直交する幅方向の中心（中心位置）から偏位した位置に設けられていてもよい。

【0019】

この構成は、腕部単体の形状が左右非対称となる場合に有効な構成であり、例えば、異方性材料の水晶Ｚ板からなる水晶ウエハをウェットエッチングして音叉型圧電振動片の外形を形成した場合、基板材料の結晶方向へのエッチングスピードの違いに起因して、腕部の幅方向に沿う各部位の厚みが異なり、腕部における基板の質量が左右対称とならないことがある。このことは、スルーホールの形成でも生じ、基板材料の結晶方向へのエッチングスピードの違いに起因して、スルーホールが平面視左右対称に形成されないことがある。平面視左右対称に形成されないスルーホールに対して、スルーホールの中心が、腕部の幅方向（腕部の突出方向に対して直交する方向）の中心に位置するようにスルーホールを形成すると、腕部の質量が左右非対称となり、振動損失を生じる可能性がある。そこで、本構成を音叉型圧電振動片に適用し、スルーホールを、腕部の幅方向の中心から偏位した位置に設けると、腕部の質量を左右対称に近づける、もしくは、左右対称にすることが可能となる。その結果、腕部の質量が左右非対称であることによりもたらされる振動損失を抑制することが可能となり、腕部を正常に振動させることが可能となる。

【0020】

本発明の音叉型圧電振動デバイスは、上記した本発明の音叉型圧電振動片が搭載されたことを特徴とする。

【0021】

本発明によれば、上記した本発明の音叉型圧電振動片による作用効果を有する。

【0022】

また、本発明の音叉型圧電振動片の製造方法は、複数本の腕部と、これらの腕部を突出して設けた基部とを備える音叉型圧電振動片の製造方法であって、前記腕部の少なくとも一方の主面に、溝部を形成する工程と、前記溝部の内部を含む前記腕部の両主面に、励振電極を形成する工程と、前記腕部において、前記溝部の形成位置よりも前記腕部の突出方向の先端側に位置する先端部に、スルーホールを形成する工程と、前記スルーホールの内側面に、電解メッキにより導電材料をメッキして、前記腕部の両主面の前記励振電極を導通させる工程とを有することを特徴とする。

【0023】

本発明によれば、上記した本発明の音叉型圧電振動片を製造することができる。

【発明の効果】

【0024】

本発明によれば、基部における引出電極の電極パターンの形成を容易に行うことが可能である音叉型圧電振動片、この音叉型圧電振動片を搭載した音叉型圧電振動デバイス、及び、前記音叉型圧電振動片の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】図１は、本発明の実施の形態１に係る水晶振動子の内部を公開した概略平面図である。

【図2】図２は、本発明の実施の形態１に係る水晶振動片の一主面の概略平面図である。

【図3】図３は、本発明の実施の形態２に係る水晶振動片の一主面の概略平面図である。

【図4】図４は、本発明の他の実施の形態に係る水晶振動片の一主面の概略平面図である。

【図5】図５は、本発明の他の実施の形態に係る水晶振動片の一主面の概略平面図である。

【図6】図６は、本発明の他の実施の形態に係る水晶振動片の一主面の概略平面図である。

【図7】図７は、本発明の他の実施の形態に係る水晶振動片の一主面の概略平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施の形態では、音叉型圧電振動デバイスとして音叉型水晶振動子に本発明を適用した場合を示す。しかしながら、これは好適な実施の形態であり、本発明は、音叉型水晶振動子に限定されるものではなく、圧電材料を用いた音叉型圧電振動片を搭載した音叉型圧電振動デバイスであればよい。

【0027】

＜実施の形態１＞
本実施の形態１にかかる音叉型水晶振動子１（以下、水晶振動子という）は、図１に示すように、フォトリソグラフィ法で成形された音叉型水晶振動片２（本発明でいう音叉型圧電振動片であり、以下、水晶振動片という）と、この水晶振動片２を搭載するベース４と、ベース４に搭載した（保持した）水晶振動片２を本体筐体内に気密封止するための蓋（図示省略）とが設けられて構成されている。

【0028】

この水晶振動子１では、ベース４と蓋とが接合されて本体筐体が構成されている。具体的には、ベース４と蓋とが封止材（図示省略）を介して接合され、この接合により本体筐体の内部空間１１が形成されている。そして、この本体筐体の内部空間１１内のベース４上に、導電性バンプ（図示省略）を介して水晶振動片２が保持接合されているとともに、本体筐体の内部空間１１が気密封止されている。この際、ベース４に水晶振動片２が、金属材料（例えば金）等からなる導電性バンプを用いたＦＣＢ（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ Ｂｏｎｄｉｎｇ）法により電気機械的に超音波接合される。

【0029】

次に、この水晶振動子１の各構成について説明する。

【0030】

ベース４は、図１に示すように、底部４１と、この底部４１から上方に延出した堤部４２とから構成される箱状体に形成されている。また、堤部４２は、２層が積層されてなり、内部空間１１に段部４５が設けられる。このベース４は、セラミック材料からなる平面視矩形状の一枚板上に、セラミック材料の直方体が積層して凹状に一体的に焼成されている。また、堤部４２は、図１に示す底部４１の平面視外周に沿って成形されている。この堤部４２の上面には、蓋と接合するためのメタライズ層４３が設けられている。なお、メタライズ層４３は、例えば、タングステン層、あるいはモリブデン層上にニッケル，金の順でメッキした構成からなる。また、セラミック材料が積層して凹状に一体的に焼成されたベース４では、その内部空間１１における長手方向の一端部および長手方向に沿った端部の一部に段部４５が形成され、この段部４５に、図１に示すように、平面視面積の大きな電極パッド４４１と平面視面積の小さな電極パッド４４２が形成され、これら電極パッド４４１，４４２上に水晶振動片２が搭載保持されている。これらの電極パッド４４１，４４２は、それぞれに対応した引回電極（図示省略）を介して、ベース４の裏面に形成される端子電極（図示省略）に電気的に接続され、これら端子電極が外部部品や外部機器の外部電極に接続される。なお、これら電極パッド４４１，４４２、引回電極、端子電極は、タングステン、モリブデン等のメタライズ材料を印刷した後にベース４と一体的に焼成して形成される。そして、これら電極パッド４４１，４４２、引回電極、端子電極のうち一部のものについては、メタライズ上部にニッケルメッキが形成され、その上部に金メッキが形成されて構成される。

【0031】

蓋は、例えば金属材料からなり、平面視矩形状の一枚板に成形されている。この蓋の下面には、封止材の一部が形成されている。この蓋は、シーム溶接やビーム溶接、加熱溶融接合等の手法により封止材を介してベース４に接合され、これにより、蓋とベース４とによる水晶振動子１の本体筐体が構成される。

【0032】

次に、ベース４と蓋とによる水晶振動子１の本体筺体の内部空間１１に配された水晶振動片２について説明する。

【0033】

水晶振動片２は、異方性材料の水晶Ｚ板からなる水晶ウエハ（図示省略）から成形される。水晶振動片２の基板外形は、フォトリソグラフィ技術（フォトリソ工法）を用いて、レジストまたは金属膜をマスクとして例えばウエットエッチングによって一括的に成形されている。

【0034】

この水晶振動片２の基板は、振動部である第１腕部２１及び第２腕部２２と、これら第１腕部２１及び第２腕部２２が一端面２３１から突出して設けられた基部２３とからなる外形を有する。

【0035】

基部２３は、図２に示すように、平面視左右対称形状とされ、第１腕部２１及び第２腕部２２よりも幅広に形成されている。また、基部２３の一端面２３１付近は、一端面２３１の側から他端面２３２の側にかけて漸次幅広となるように形成されている。また、基部２３の他端部（他端面２３２の側の端部）は、ベース４との接合部とされており、この基部２３の他端部には、ベース４の電極パッド４４１，４４２と導電性バンプ（図示省略）を介して接合される２つの接合箇所２７が設けられている。

【0036】

第１腕部２１及び第２腕部２２は、図２に示すように、基部２３の一端面２３１から突出して隙間部２３６を介して並設されている。なお、ここでいう隙間部２３６は、一端面２３１の幅方向の中央位置（中央領域）に設けられている。

【0037】

これら第１腕部２１及び第２腕部２２は、それぞれ、基部２３の一端面２３１から突出する励振部２１１，２２１と、これら励振部２１１，２２１よりも先端側（第１腕部２１及び第２腕部２２の突出方向の先端側）に位置する調整部２１３，２２３とを有している。また、励振部２１１，２２１と調整部２１３，２２３との間に引出部２１４，２２４を有している。なお、図１及び図２において、調整部２１３，２２３と引出部２１４，２２４の境界を破線にて示す。

【0038】

励振部２１１，２２１の両主面（表面側の一主面と裏面側の他主面）には、水晶振動片２の小型化により劣化するＣＩ値を改善させるために、溝部２５がそれぞれ形成されている。

【0039】

また、励振部２１１，２２１において、溝部２５よりも先端側に位置する先端部２１２，２２２には、水晶振動片２の基板を貫通するスルーホール２６が設けられている。また、スルーホール２６が設けられた励振部２１１，２２１の先端部２１２，２２２は、基端側から先端側に向かって漸次幅広となる形状に形成されており、これにより、励振部２１１，２２１の先端部における電極形成領域が拡げられている。また、電極形成領域を拡げて、電極面積を拡げることにより、ＣＩ値を下げることが可能となる。

【0040】

引出部２１４，２２４は、励振部２１１，２２１の先端部２１２，２２２と連なり延出するように、励振部２１１，２２１の先端部２１２，２２２の先端面の幅と同一幅で形成されている。

【0041】

調整部２１３，２２３は、引出部２１４，２２４と連なり延出するように、引出部２１４，２２４の先端面の幅と同一幅で形成されている。また、調整部２１３，２２３の先端隅部は曲面形成されており、これにより、外力を受けた時などにベース４の堤部４２などに接触することを防止できる。

【0042】

上記した構成からなる水晶振動片２には、異電位で構成された第１励振電極３１及び第２励振電極３２と、引出電極３３，３４と、第１励振電極３１及び第２励振電極３２をベース４の電極パッド４４１，４４２に電気的に接合させるために第１励振電極３１及び第２励振電極３２から引出電極３３，３４を介して引き出された端子電極３６，３７とが形成されている。

【0043】

第１励振電極３１及び第２励振電極３２の一部は、溝部２５の内部に形成されている。このため、水晶振動片２を小型化しても第１腕部２１及び第２腕部２２の振動損失が抑制され、ＣＩ値を低く抑えることができる。

【0044】

第１励振電極３１は、第１腕部２１の励振部２１１の両主面と、第２腕部２２の励振部２２１の両側面とに形成されている。また、第１腕部２１の励振部２１１の先端部２１２に設けられたスルーホール２６の内側面には、導電材料２６１がメッキされており、このスルーホール２６を介して、励振部２１１の両主面の第１励振電極３１が導通されている。同様に、第２励振電極３２は、第２腕部２２の励振部２２１の両主面と、第１腕部２１の励振部２１１の両側面とに形成されている。そして、第２腕部２２の励振部２２１の先端部２２２に設けられたスルーホール２６の内側面にも、導電材料２６１がメッキされており、このスルーホール２６を介して、励振部２２１の両主面の第２励振電極３２が導通されている。

【0045】

また、引出電極３３，３４は、基部２３と第１腕部２１及び第２腕部２２の引出部２１４，２２４とに形成されている。具体的には、基部２３に形成された引出電極３３により、第１腕部２１の励振部２１１の両主面に形成された第１励振電極３１が、第２腕部２２の励振部２２１の両側面に形成された第１励振電極３１に繋げられている。ここで、第２腕部２２の励振部２２１の両側面に形成された第１励振電極３１は、第２腕部２２の引出部２２４に形成された引出電極３３により繋げられている。同様に、基部２３に形成された引出電極３４により、第２腕部２２の励振部２２１の両主面に形成された第２励振電極３２が、第１腕部２１の励振部２１１の両側面に形成された第２励振電極３２に繋げられている。ここで、第１腕部２１の励振部２１１の両側面に形成された第２励振電極３２は、第１腕部２１の引出部２１４に形成された引出電極３４により繋げられている。

【0046】

また、端子電極３６，３７は、基部２３に形成されている。具体的には、基部２３における電極パッド４４１との接合箇所２７に接続された端子電極３６が、第１励振電極３１から引き出された引出電極３３に接続されており、これにより、電極パッド４４１と第１励振電極３１との電気的接続が可能とされている。同様に、基部２３における電極パッド４４２との接合箇所２７に接続された端子電極３７が、第２励振電極３２から引き出された引出電極３４に接続されており、これにより、電極パッド４４２と第２励振電極３２との電気的接続が可能とされている。

【0047】

また、第１腕部２１及び第２腕部２２の調整部２１３，２２３には、水晶振動片２の周波数調整に使用された周波数調整用金属膜３５が形成されている。

【0048】

上記した水晶振動片２において、第１励振電極３１と第２励振電極３２とに電圧を印加すると、第１腕部２１（励振部２１１）の内側と外側（両側面）との間、及び、第２腕部２２（励振部２２１）の内側と外側（両側面）との間に電界が発生する。具体的には、第１腕部２１の励振部２１１には、上記したように、両主面に溝部２５が設けられ、これら溝部２５とは別の箇所（すなわち、溝部２５よりも先端側）に両主面の第１励振電極３１を導通させるためのスルーホール２６が設けられている。このため、第１腕部２１では、溝部２５の内部とスルーホール２６の内部とにより、内側の励振領域が構成される。同様に、第２腕部２２の励振部２２１には、両主面に溝部２５が設けられており、溝部２５とは別の箇所（すなわち、溝部２５よりも先端側）に両主面の第２励振電極３２を導通させるためのスルーホール２６が設けられている。このため、第２腕部２２でも、溝部２５の内部とスルーホール２６の内部とにより、内側の励振領域が構成される。このような構成によれば、第１腕部２１及び第２腕部２２のそれぞれにおいて、六倍波等の高周波振動の抑制のために溝部２５の長さ（第１腕部２１及び第２腕部２２の突出方向の長さ）を短く設定（例えば、励振部２１１，２２１の長さ７００〜７４０μｍ程度に対して、溝部の長さを６５０〜７３０μｍ程度に設定）した場合であっても、溝部２５とスルーホール２６とによって内側の励振領域を拡張することができる。よって、第１励振電極３１及び第２励振電極３２に電圧を印加した時に、第１腕部２１（励振部２１１）及び第２腕部２２（励振部２２１）のそれぞれにおいて、内側（溝部２５の内部とスルーホール２６の内部）と外側（両側面）との間に、十分な電界を発生させることができ、電気的な励振の強度を十分に確保できる。

【0049】

また、上記した水晶振動片２において、第１腕部２１（励振部２１１）の両主面の第１励振電極３１及び第２腕部２２（励振部２２１）の両主面の第２励振電極３２は、それぞれ、第１腕部２１（励振部２１１）及び第２腕部２２（励振部２２１）のそれぞれに設けられたスルーホール２６により導通される。このため、基部２３において、必ずしも、第１腕部２１の両主面の第１励振電極３１及び第２腕部２２の両主面の第２励振電極３２をそれぞれ導通させるための電極パターンを形成する必要がない。よって、基部２３での引出電極３３，３４の電極パターン形成の自由度が増し、基部２３における引出電極３３，３４の電極パターンの形成を容易に行うことが可能となる。その結果、基部２３での引出電極３３，３４の電極パターン形成の自由度が増すことから、基部２３での電極の断線や短絡の可能性が下がる。

【0050】

次に、上記した水晶振動片２の製造方法について説明する。

【0051】

本実施の形態では、異方性材料の水晶Ｚ板からなる１枚の水晶ウエハを用い、水晶ウエハから、多数個の水晶振動片２をマトリックス状に一括形成する。具体的には、下記の第１工程〜第５工程を有する製造方法により水晶振動片２を形成する。

【0052】

−第１工程−
第１工程では、例えば、フォトリソグラフィ技術を用い、レジストまたは金属膜をマスクとして水晶ウエハをウェットエッチングすることにより、多数個の水晶振動片２の外形を一括成形する。

【0053】

−第２工程−
第２工程では、例えば、フォトリソグラフィ技術を用い、レジストまたは金属膜をマスクとして、水晶ウエハをウェットエッチングすることにより、第１腕部２１及び第２腕部２２のそれぞれにおいて、溝部２５の形成位置よりも第１腕部２１及び第２腕部２２の突出方向の先端側（励振部２１１，２２１の先端部２１２，２２２）にスルーホール２６を形成する。

【0054】

−第３工程−
第３工程では、フォトリソグラフィ技術を用い、レジストまたは金属膜をマスクとして水晶ウエハをウェットエッチングすることにより、水晶振動片２の第１腕部２１及び第２腕部２２（具体的には、励振部２１１，２２１）の両主面に溝部２５を形成する。

【0055】

−第４工程−
第４工程では、第１励振電極３１及び第２励振電極３２、引出電極３３，３４、端子電極３６，３７、並びに周波数調整用金属膜３５を形成する。具体的には、第１励振電極３１を、第１腕部２１（励振部２１１）の溝部２５の内部を含む両主面と、第２腕部２２（励振部２２１）の両側面とに形成する。また、第２励振電極３２を、第２腕部２２（励振部２２１）の溝部２５の内部を含む両主面と、第１腕部２１（励振部２１１）の両側面とに形成する。引出電極３３を、基部２３と第２腕部２２（引出部２２４）とに形成し、引出電極３４を、基部２３と第１腕部２１（引出部２１４）とに形成する。また、端子電極３６，３７を、基部２３に形成する。さらに、周波数調整用金属膜３５を、第１腕部２１及び第２腕部２２の調整部２１３，２２３に形成する。

【0056】

なお、第１励振電極３１及び第２励振電極３２、引出電極３３，３４、及び端子電極３６，３７は、例えば、水晶振動片２の基板（水晶ウエハ）に、金属蒸着によってクロム（Ｃｒ）層を形成し、このクロム層上に金（Ａｕ）層を形成して構成される薄膜である。この薄膜は、真空蒸着法やスパッタリング法などの手法により基板全体に形成した後、フォトリソグラフィ技術によりメタルエッチングして所望の形状に形成することで、一体的に同時形成することが可能である。なお、第１励振電極３１、第２励振電極３２、引出電極３３，３４、及び端子電極３６，３７を構成する薄膜は、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）の順に形成してなるが、例えば、クロム（Ｃｒ）、銀（Ａｇ）の順や、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）、クロム（Ｃｒ）の順や、クロム（Ｃｒ）、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）の順や、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）、クロム（Ｃｒ）、銀（Ａｇ）の順に形成してなるものであってもよい。また、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）等の複数の膜が積層されたものであってもよい。下地のクロム（Ｃｒ）は、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）とニッケル（Ｎｉ）との合金からなるニクロムなどであってよい。また、第１励振電極３１及び第２励振電極３２を構成する薄膜、引出電極３３，３４を構成する薄膜、並びに端子電極３６，３７を構成する薄膜は、全て同一の構成であってもよいし、それぞれ、異なる構成であってもよい。

【0057】

また、周波数調整用金属膜３５は、例えば、水晶振動片２の基板（水晶ウエハ）に、金属蒸着によってクロム（Ｃｒ）層を形成し、このクロム層上に金属蒸着によって金（Ａｕ）層を形成し、この金層上に金をメッキして構成される。この周波数調整用金属膜３５におけるクロム層と、このクロム層上の金層とは、上記した第１励振電極３１及び第２励振電極３２、引出電極３３，３４、及び端子電極３６，３７を構成するクロム層と金層と同時形成することが可能である。なお、周波数調整用金属膜３５は、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）、金（Ａｕ）メッキの順に形成してなるが、これに限定されず、例えば、クロム（Ｃｒ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）メッキの順に形成してなるものであってもよい。下地のクロム（Ｃｒ）は、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）とニッケル（Ｎｉ）との合金からなるニクロムなどであってよい。

【0058】

−第５工程−
第５工程では、スルーホール２６の内側面に、電解メッキにより導電材料２６１をメッキする。このスルーホール２６の内側面にメッキされた導電材料２６１により、第１腕部２１（励振部２１１）の両主面の第１励振電極３１が導通し、第２腕部２２（励振部２２１）の両主面の第２励振電極３２が導通する。なお、スルーホール２６の内側面にメッキされる導電材料２６１としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）等を使用することができる。また、導電材料２６１として、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）等の水晶よりも比重の大きい材料を使用すると、第１腕部２１及び第２腕部２２の質量を重くすることができ、これにより、水晶振動片２の発振周波数の低周波数化を図ることが可能となる。

【0059】

以上のように構成された水晶振動片２では、周波数を計測した後、周波数調整用金属膜３５をビーム照射などで減少させたり、パーシャル蒸着により増加させたりすることで、周波数が調整されている。

【0060】

なお、実施の形態１では、第１工程と第２工程とを同時に実施した後、第３工程、第４工程、第５工程を順に実施している。具体的には、水晶振動片２の外形と、スルーホール２６とを同時形成した後、溝部２５を形成する。そして、溝部２５の形成の後、第１励振電極３１及び第２励振電極３２を含む各種電極を形成し、次いで、スルーホール２５の内部に導電材料２６１をメッキする。本発明の製造方法は、溝部２５を形成する工程と、励振電極（第１励振電極３１及び第２励振電極３２）を形成する工程と、スルーホール２６を形成する工程と、スルーホール２６の内部に導電材料２６１をメッキする工程とを有していればよく、これら工程を実施する順番は、上記したような実施の形態１の製造方法における各工程（第１工程〜第５工程）の順番に限定されない。例えば、上記した実施の形態１では、スルーホール２６を形成する工程（第２工程）の後に、溝部２５を形成する工程（第３工程）を実施しているが、溝部２５を形成する工程の後に、スルーホール２６を形成する工程を実施してもよい。

【0061】

このような実施の形態１に係る水晶振動片２の製造方法によれば、第１腕部２１及び第２腕部２２のそれぞれにおいて、溝部２５よりも先端側にスルーホール２６を形成するため、溝部２５によりもたらされる特性を低下させることなく、電解メッキにより、スルーホール２６の内部に導電材料２６１をメッキすることができる。

【0062】

一方、従来の水晶振動片として、腕部に溝部を設けず、貫通孔（スルーホール）を腕部に設けた水晶振動片（例えば、特開２００４−１２９１８１号公報の図１参照）、及び、腕部に溝部を設け、基部に貫通孔（スルーホール）を設けた水晶振動片（特開２００４−１２９１８１号公報の図２及び図３）がある。このような従来の腕部に溝部を有する水晶振動片の構成に、腕部に貫通孔を設ける構成を組み合わせると、腕部の溝部内に貫通孔を形成することとなる。しかし、溝部は、貫通孔を形成できる十分な面積を有していないため、溝部の中に貫通孔を形成することは困難である。また、溝部内に貫通孔があると、剛性が下がるため、腕部が折れ易くなってしまう。さらに、従来の水晶振動片において、腕部の溝部内に貫通孔を形成する場合には、貫通孔の内部に電解メッキにより導電材料をメッキする時に、その導電材料が腕部の溝部内に流れ込んで溝部の内部全体に拡がり、この結果、腕部の溝部によりもたらされる特性が低下、例えば、水晶振動片のＱ値が低下するといった問題を生じる。

【0063】

これに対して、実施の形態１に係る水晶振動片２の製造方法では、上記の通り、第１腕部２１及び第２腕部２２のそれぞれにおいて、溝部２５とは別の箇所、即ち、溝部２５よりも先端側にスルーホール２６を形成する。このため、スルーホール２６の形成が容易である。また、溝部２５内に貫通孔（スルーホール２６）を有していないため、剛性の低下がなく、第１腕部２１及び第２腕部２２の強度を確保できる。さらに、スルーホール２６の内側面に、電解メッキにより導電材料２６１をメッキするときに、その導電材料２６１が溝部２５内に流れ込んで溝部２５の内部全体に拡がることが抑制される。よって、スルーホール２６の内部にメッキされる導電材料２６１が、第１腕部２１及び第２腕部２２の溝部２５内に拡がることによりもたらされる特性の低下、例えば、Ｑ値の低下が防止される。

【0064】

＜実施の形態２＞
本実施の形態２に係る水晶振動子１は、水晶振動片２の第１腕部２１及び第２腕部２２の調整部２１３，２２３の構成が、上記した実施の形態１と異なる。その他の構成については、実施の形態１に係る水晶振動子１と同一の構成であり、実施の形態１に係る水晶振動子１と同一の構成については、実施の形態１と同様の作用効果及び変形例を有する。そこで、本実施の形態２に係る水晶振動子１の説明においては、主に、実施の形態１に係る水晶振動子１と異なる点について説明する。

【0065】

本実施の形態２において、水晶振動片２の第１腕部２１及び第２腕部２２の調整部２１３，２２３の先端部には、図３に示すように、錘部２８がそれぞれ設けられている。この錘部２８は、調整部２１３，２２３の少なくとも一主面に溝を形成し、もしくは調整部２１３，２２３の両主面を貫通する貫通孔を形成し、この溝もしくは貫通孔に、水晶よりも比重の重い充填材２８１を充填することにより構成されている。ここで、錘部２８を構成する充填材２８１は、水晶振動片２の基板材料（即ち、水晶）よりも比重の重い材料であれば、特に限定されず、導電性物質及び非導電性物質のいずれであってもよい。貫通孔もしくは溝に電解メッキにより充填材２８１を充填して錘部２８を形成する場合には、充填材２８１として、例えば、金、銀等の電解メッキが可能な金属を用いることが好ましい。

【0066】

実施の形態２に係る水晶振動片２の構成によれば、第１腕部２１及び第２腕部２２の調整部２１３，２２３に設けた錘部２８によって、第１腕部２１及び第２腕部２２の質量を増加させることが可能となる。このため、錘部２８によって、第１腕部２１及び第２腕部２２の質量を確保することにより、発振周波数の低周波数化を実現することが可能となる。また、錘部２８によって第１腕部２１及び第２腕部２２の質量が増すことに伴い、第１腕部２１及び第２腕部２２が振動し易くなり、これにより小型化に伴うＣＩ値の増大を抑制することが可能となる。

【0067】

なお、錘部２８の形状は、特に限定されず、例えば、平面視多角形状、平面視円形状、平面視半円形状のいずれの形状であってもよい。例えば、調整部２１３，２２３の先端部に貫通孔もしくは溝を形成し、この貫通孔もしくは溝に充填材２８１を充填して錘部２８を形成する場合には、貫通孔もしくは溝に充填材２８１を電解メッキする際に、充填材２８１が調整部２１３，２２３の先端側から溢れ出ることがないよう、図３に示すように、先端側の端部の幅を絞った形状に錘部２８を構成する貫通孔もしくは溝が形成されることが好ましい。

【0068】

また、上記した実施の形態１及び２の水晶振動片２では、励振部２１１，２２１の先端部２１２，２２２に設けられたスルーホール２６の内側面に導電材料２６１をメッキすることにより、励振部２１１，２２１の両主面の第１励振電極３１及び第２励振電極３２を導通させるスルーホール２６が形成されているが、これらのスルーホール２６内には、図４に示すように、導電材料２６１が充填されていてもよい。

【0069】

ところで、異方性材料の水晶Ｚ板からなる水晶ウエハをウェットエッチングして水晶振動片２に、水晶振動片２の基板を貫通するスルーホール２６を形成した場合、そのスルーホール２６の内側面は、均一な面とならず、凸凹な面となる。このような凸凹なスルーホール２６の内側面に電解メッキによりメッキ（導電材料２６１）を析出させ、スルーホール２６の内側面に導電膜を形成する場合（図２参照）には、スルーホール２６の内側面に存在する凸部（エッジ部）などの電荷が集中し易いところで、核となるメッキが成長する。そのため、スルーホール２６の内側面に均一に導電膜が形成されないことがあり、結果として安定した導通を確保できない場合もある。

【0070】

しかしながら、図４に示す水晶振動片２によれば、スルーホール２６に導電材料２６１を充填するので、スルーホール２６が導電材料２６１で満たされる。その結果、安定した導通を確保することができる。また、スルーホール２６に導電材料２６１を充填する構成によれば、スルーホール２６の内側面に導電膜を形成する構成と比べ、スルーホール２６内における電極面積が拡張されるので、その結果、ＣＩ値が低下する。また、スルーホール２６に充填する導電材料２６１に、水晶振動片２の基板材料（即ち、水晶）よりも比重の重い導電材料２６１を使用すると、励振部２１１，２２１の先端部２１２，２２２が重くなるため、水晶振動片２の発振周波数を下げることができる。

【0071】

また、スルーホール２６内に導電材料２６１を充填すると、駆動後の励振状態が安定するため、例えば、水晶振動子１が叩かれる等して水晶振動片２が軽度の衝撃を受けた場合であっても、ノイズの影響を受け難い。

【0072】

上記した実施の形態１及び２の水晶振動片２において、スルーホール２６は、図１〜図３に示すように、当該スルーホール２６の中心が第１腕部２１及び第２腕部２２の幅方向（第１腕部２１及び第２腕部２２の突出方向に対して直交する方向）の中心に位置するように設けられているが、図５に示すように、スルーホール２６は、第１腕部２１及び第２腕部２２の幅方向の中心から偏位した位置に設けられていもよい。この構成は、第１腕部２１の単体の形状及び第２腕部２２の単体の形状が左右非対称となる場合に有効な構成である。例えば、上記した水晶ウエハをウェットエッチングして水晶振動片２の外形を形成した場合、基板材料の結晶方向へのエッチングスピードの違いに起因して、第１腕部２１及び第２腕部２２の幅方向（第１腕部２１及び第２腕部２２の突出方向に対して直交する幅方向）に沿う各部位の厚みが異なり、第１腕部２１及び第２腕部２２のそれぞれにおける基板の質量が左右対称とならないことがある。このことは、スルーホール２６の形成でも生じ、基板材料の結晶方向へのエッチングスピードの違いに起因して、スルーホール２６が平面視左右対称に形成されないことがある。平面視左右対称に形成されないスルーホール２６に対して、スルーホール２６の中心が第１腕部２１及び第２腕部２２の幅方向（第１腕部２１及び第２腕部２２の突出方向に対して直交する方向）の中心に位置するようにスルーホール２６を形成すると、第１腕部２１及び第２腕部２２のそれぞれの質量が左右非対称となり、振動損失を生じる可能性がある。そこで、図５に示すように、スルーホール２６を、第１腕部２１及び第２腕部２２の幅方向の中心から偏位した位置に設けると、第１腕部２１及び第２腕部２２の質量を左右対称に近づける、もしくは、左右対称にすることが可能となる。その結果、第１腕部２１及び第２腕部２２のそれぞれの質量が左右非対称であることによりもたらされる振動損失を抑制することが可能となり、第１腕部２１及び第２腕部２２を正常に振動させることが可能となる。

【0073】

なお、第１腕部２１及び第２腕部２２の幅方向の中心から偏位した位置にスルーホール２６を設ける構成において、スルーホール２６の位置は、図５に示すような、第１腕部２１及び第２腕部２２の幅方向の中心よりも平面視左寄りの位置に限定されない。また、第１腕部２１及び第２腕部２２のそれぞれにおいて質量が左右対称に近づく、もしくは左右対称となれば、第１腕部２１におけるスルーホール２６の位置と、第２腕部２１におけるスルーホール２６の位置は、異なっていてよい。

【0074】

上記した実施の形態１及び２の水晶振動片２において、第１腕部２１及び第２腕部２２は、それぞれ、励振部２１１，２２１の先端部２１２，２２２、引出部２１４，２２４、及び調整部２１３，２２３が、他の部分に比べて、幅広（第１腕部２１及び第２腕部２２の突出方向に対して直交する方向に幅広）となる形状に成形にされているが、励振部２１１，２２１の基端から調整部２１３，２２３の先端に亘って同一幅となる形状に形成されていても、励振部２１１，２２１の先端部２１２，２２２にスルーホール２６を設けたことによる本発明の効果を得ることができる。

【0075】

上記した実施の形態１及び２の水晶振動片２において、励振部２１１，２２１の先端部２１２，２２２は、図１〜図３に示すように、基端側から先端側に向かって漸次幅広になるようにテーパー状に形成されているが、基端側から先端側に向かって漸次幅広になる構成としてはテーパー状に限らず、段差形状や、図６に示すような曲面を有する形状とされてもよい。

【0076】

また、上記した実施の形態１及び２の水晶振動片２において、第１腕部２１及び第２腕部２２には、それぞれ、調整部２１３，２２３が設けられているが、これら調整部２１３，２２３が設けられていなくても、励振部２１１，２２１の先端部２１２，２２２にスルーホール２６を設けたことによる本発明の効果を得ることは可能である。例えば、第１腕部２１及び第２腕部２２は、それぞれ、励振部２１１，２２１と、これら励振部２１１，２２１の先端部２１２，２２２の先端面から延出する引出部２１４，２２４とのみから構成されてもよい。或いは、第１腕部２１及び第２腕部２２が、それぞれ、励振部２１１，２２１のみで構成されており、第１腕部２１の励振部２１１の先端面に、第１腕部２１の両側面の第２励振電極３２を接続する引出電極３４が形成され、第２腕部２２の励振部２２１の先端面に、第２腕部２２の両側面の第１励振電極３１を接続する引出電極３３が形成された構成とされていてもよい。

【0077】

上記した実施の形態１及び２の水晶振動片２においては、基部２３に、ベース４の電極パッド４４１，４４２との接合箇所２７が設けられているが、例えば、図７に示すように、基部２３の他端面２３２から突出する接合部２４を設け、この接合部２４に、ベース４の電極パッド４４１，４４２との接合箇所２７を設けてもよい。この場合において、端子電極３６，３７は接合部２４に形成される。

【0078】

具体的には、図７に示す水晶振動片２において、基部２３は、平面視左右対称形状とされている。また、基部２３は、一端面２３１の側の部位が一端面２３１と同一幅で、他端面２３２の側の部位が一端面２３１の側から他端面２３２の側にかけて漸次幅狭になるように曲面形成されている。

【0079】

さらに、図７に示す水晶振動片２において、接合部２４は、基部２３の他端面２３２の幅方向の中央部から突出して設けられている。この接合部２４は、基部２３の他端面２３２に対して平面視垂直方向に突出した短辺部２４１と、短辺部２４１の先端部と連なり基部２３の幅方向に延出する長辺部２４２とから構成され、長辺部２４２の先端部２４３は、基部２３の幅方向に向いている。すなわち、接合部２４は、平面視直角に折曲された平面視Ｌ字状に成形されている。また、接合部２４には、ベース４の電極パッド４４１，４４２と導電性バンプ（図示省略）を介して接合される２つの接合箇所２７が設けられている。また、接合部２４には、接合箇所２７と接続された端子電極３６，３７が形成されており、この端子電極３６，３７が、基部２３に形成された引出電極３３，３４を介して、第１腕部２１及び第２腕部２２に形成された第１励振電極３１及び第２励振電極３２と接続されている。

【0080】

本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

【符号の説明】

【0081】

１ 水晶振動子
１１ 内部空間
２ 水晶振動片
２１ 第１腕部
２２ 第２腕部
２１１，２２１ 励振部
２１２，２２２ 励振部の先端部
２１３，２２３ 調整部
２１４，２２４ 引出部
２３ 基部
２３１ 一端面
２３２ 他端面
２３６ 隙間部
２４ 接合部
２４１ 短辺部
２４２ 長辺部
２４３ 先端部
２５ 溝部
２６ スルーホール
２６１ 導電材料
２７ 接合箇所
２８ 錘部
３１ 第１励振電極
３２ 第２励振電極
３３，３４ 引出電極
３５ 周波数調整用金属膜
３６，３７ 端子電極
４ ベース
４１ 底部
４２ 堤部
４３ メタライズ層
４４１，４４２ 電極パッド
４５ 段部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】