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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024082235
(43)【公開日】2024-06-19
(54)【発明の名称】水晶振動子用の水晶ウエハ
(51)【国際特許分類】
H03H 3/02 20060101AFI20240612BHJP
【ＦＩ】
H03H3/02 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023182918
(22)【出願日】2023-10-25
(31)【優先権主張番号】P 2022195639
(32)【優先日】2022-12-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000232483
【氏名又は名称】日本電波工業株式会社
(72)【発明者】
【氏名】松尾 清治
(72)【発明者】
【氏名】桜庭 肇
【テーマコード（参考）】
5J108
【Ｆターム（参考）】
5J108MM08
(57)【要約】
【課題】多数の水晶振動片をマトリクス状に形成するための水晶ウエハにおいて、ハンドリング及び搬送時に生じる割れを軽減することができる、新規な構造を有した水晶ウエハを提供する。
【解決手段】水晶ウエハ１０は、マトリクス状に多数配置された水晶振動片１１と、前記マトリクス状に配置された多数の水晶振動片の各列１１ａを囲っていて、かつ、各水晶振動片が連結されているフレーム１０ａと、を備える。フレームの、前記水晶振動片の列を囲っている輪郭１０ｂが、各列の両端では列に沿って外側に向かって凸状の曲線１０ｂａになっており、かつ、前記両端以外では前記曲線１０ｂａに連続する直線１０ｂｂになっている。前記輪郭の前記直線になっている部分の間の寸法をＨと定義したとき、凸状の曲線は、半径がＨ／２で与えられる曲線を含む曲線である。
【選択図】図１
【解決手段】水晶ウエハ１０は、マトリクス状に多数配置された水晶振動片１１と、前記マトリクス状に配置された多数の水晶振動片の各列１１ａを囲っていて、かつ、各水晶振動片が連結されているフレーム１０ａと、を備える。フレームの、前記水晶振動片の列を囲っている輪郭１０ｂが、各列の両端では列に沿って外側に向かって凸状の曲線１０ｂａになっており、かつ、前記両端以外では前記曲線１０ｂａに連続する直線１０ｂｂになっている。前記輪郭の前記直線になっている部分の間の寸法をＨと定義したとき、凸状の曲線は、半径がＨ／２で与えられる曲線を含む曲線である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
マトリクス状に多数配置された水晶振動片と、前記マトリクス状に配置された多数の水晶振動片の各列を囲っていて、かつ、各水晶振動片が連結されているフレームと、を備える水晶ウエハにおいて、
フレームの、前記水晶振動片の列を囲っている輪郭が、各列の両端では列に沿って外側に向かって凸状の曲線になっており、かつ、前記両端以外では前記曲線に連続する直線になっていること、を特徴とする水晶ウエハ。
フレームの、前記水晶振動片の列を囲っている輪郭が、各列の両端では列に沿って外側に向かって凸状の曲線になっており、かつ、前記両端以外では前記曲線に連続する直線になっていること、を特徴とする水晶ウエハ。
【請求項2】
前記輪郭の前記直線になっている部分の間の寸法をＨと定義したとき、前記凸状の曲線は、半径がＨ／２で与えられる曲線を含む曲線であることを特徴とする請求項１に記載の水晶ウエハ。
【請求項3】
前記輪郭の前記直線になっている部分の間の寸法をＨと定義したとき、前記凸状の曲線は、半径がＨ／２で与えられる曲線と、それ以外の曲線条件である少なくとも１つの他の
曲線との連続曲線であることを特徴とする請求項１に記載の水晶ウエハ。
曲線との連続曲線であることを特徴とする請求項１に記載の水晶ウエハ。
【請求項4】
前記フレームの厚さをＴと定義し、各水晶振動片の厚さをｔと定義したとき、前記フレームの前記凸状の曲線となっている領域に、該領域と連続しているが水晶振動片の厚さｔと同じ厚さの補強領域を備えることを特徴とする請求項１に記載の水晶ウエハ。ただし、Ｔ＞ｔである。
【請求項5】
各水晶振動片の厚さｔは、当該水晶振動片に要求される周波数に対応する厚さであることを特徴とする請求項４に記載の水晶ウエハ。
【請求項6】
前記補強領域は、厚さがＴの前記フレームの縁から厚さがｔの前記補強領域に向かって厚さが減じている傾斜面を持つ領域を含むことを特徴とする請求項４に記載の水晶ウエハ。
【請求項7】
前記補強領域は、第１領域、第２領域、第３領域及び第４領域の４つの領域によって構成してあり、
前記第１領域は、水晶振動片の厚さｔと同様な厚さを持つ平面的な領域であり、
前記第２領域及び第３領域６１ｃ各々は、厚さがＴである前記フレームの縁から前記第１領域向かって厚さが減じている傾斜面を持つ領域であり、
前記第４領域は、前記フレームの縁と前記第１領域とに渡って垂直な面を持つ領域であり、
前記第２領域、前記第４領域及び前記第３領域は、この順に連続していることを特徴とする請求項６に記載の水晶ウエハ。
前記第１領域は、水晶振動片の厚さｔと同様な厚さを持つ平面的な領域であり、
前記第２領域及び第３領域６１ｃ各々は、厚さがＴである前記フレームの縁から前記第１領域向かって厚さが減じている傾斜面を持つ領域であり、
前記第４領域は、前記フレームの縁と前記第１領域とに渡って垂直な面を持つ領域であり、
前記第２領域、前記第４領域及び前記第３領域は、この順に連続していることを特徴とする請求項６に記載の水晶ウエハ。
【請求項8】
水晶ウエハの一方の面における水晶振動片の列を囲っている輪郭と、他方の面における水晶振動片の列を囲っている輪郭とは、互いの位置及び又は形状が異なることを特徴とする請求項１に記載の水晶ウエハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水晶振動子用の水晶振動片を多数備えた水晶ウエハに関する。
【背景技術】
【0002】
電子機器の小型化に伴い、水晶振動子に対する小型化の要求が益々高まっている。また、通信周波数の高周波化に伴い、特に厚み滑りモードで振動する水晶振動片を用いた水晶振動子では、水晶振動片自体の厚みが、益々薄くなる。従って、機械加工式の製造方法では水晶振動子の製造が困難になり、その対策として、フォトリソグラフィ技術及びウエットエッチング技術による製造方法が採用されている（例えば特許文献１）。
【0003】
図８は、フォトリソグラフィ技術及びウエットエッチング技術による水晶振動片の製造方法の概略的な説明図である。この製造方法では、水晶ウエハ７０に多数の水晶振動片７１がフォトリソグラフィ技術及びウエットエッチング技術によって、マトリクス状に形成される。水晶振動片７１それぞれは、所定の外形を有し所定の電極７１ａを有したものとなっている。ただし、水晶振動片７１それぞれは、一つの辺の側でフレーム７０ａと連結されている。水晶振動片７１それぞれは、フレーム７０ａから、折り取り線７３の位置で折り取られて個片化され、図示しない容器に実装されて、水晶振動子が完成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１５－７３３００
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、フォトリソグラフィ技術及びウエットエッチング技術によって水晶振動片を製造する場合、水晶ウエハのハンドリングや搬送が度々行われる。一方、水晶ウエハは、外形寸法が例えば数インチφや数インチ角程度、厚さが例えば１００μｍ程度であり、大きくかつ薄いものである。そのため、水晶ウエハのハンドリングや搬送の際に、水晶ウエハの破損や、破損まで至らなくても一部にクラックが生じる等の不具合が生じる。破損やクラックが生じた場合、工程歩留まりの低下等を招く。
【0006】
水晶ウエハのハンドリングや搬送の際に、水晶ウエハの破損やクラックを発生させる原因の１つに、図８に示すように、水晶ウエハ７０のフレーム７０ａの形状に起因するものがある。すなわち、フレーム７０ａの、水晶振動片７１の列７１ｂ（図８参照）を囲う輪郭の両端に当たる付近が、直角形状７０ｂとなっていると、直角形状７０ｂを起点にして水晶ウエハ７０にクラック７５等を発生させ、水晶ウエハ７０の破損等を招く。
この出願は上記の点に鑑みなされたものであり、従って、この発明の目的は、多数の水晶振動片をマトリクス状に形成するための水晶ウエハにおいて、ハンドリング及び搬送時に生じる割れを軽減することができる、新規な構造を有した水晶ウエハを提供することにある。
この出願は上記の点に鑑みなされたものであり、従って、この発明の目的は、多数の水晶振動片をマトリクス状に形成するための水晶ウエハにおいて、ハンドリング及び搬送時に生じる割れを軽減することができる、新規な構造を有した水晶ウエハを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
この目的の達成を図るため、この発明の水晶ウエハによれば、マトリクス状に多数配置された水晶振動片と、前記マトリクス状に配置された多数の水晶振動片の各列を囲っていて、かつ、各水晶振動片が連結されているフレームと、を備える水晶ウエハにおいて、
フレームの、水晶振動片の列を囲っている輪郭が、各列の両端では列に沿って外側に向かって凸状の曲線になっており、かつ、前記両端以外では前記曲線に連続する直線になっていることを特徴とする。
フレームの、水晶振動片の列を囲っている輪郭が、各列の両端では列に沿って外側に向かって凸状の曲線になっており、かつ、前記両端以外では前記曲線に連続する直線になっていることを特徴とする。
【0008】
この発明を実施するに当たり、前記凸状の曲線の曲率等は、本発明の目的に応じた任意の設計とできる。しかし、前記輪郭の前記直線になっている部分の間の寸法をＨと定義したとき、前記凸状の曲線は、半径がＨ／２で与えられる曲線を含む曲線であることが好ましい。前記凸状の曲線が、半径がＨ／２で与えられる曲線を含む曲線であると、そうで無い場合に比べて、フレームの輪郭が滑らかに変化するので、図８に示した直角形状７０ｂが生じないので、フレームの輪郭形状に起因する水晶ウエハの破損を防止し易い。なお、半径がＨ／２で与えられる曲線を含むとは、凸状の曲線全部が、半径がＨ／２で与えられる曲線で構成されている場合、又は、凸状の曲線の一部が、半径がＨ／２で与えられる曲線で構成され、残りの部分が他の曲線条件（例えば曲率が異なる曲線）である少なくとも１つの曲線で構成される場合、いずれでも良い趣旨である。また、半径がＨ／２で与えられる曲線とは、この曲線に対しこの発明の目的の範囲で類似する曲線も含まれる。例えば半径がＨ／２に対し例えば±数％、例えば±０．１～５％の範囲の、この発明の目的を達成し得る半径で与えられる曲線も含む。
【0009】
この発明を実施するに当たり、前記フレームの厚さと水晶振動片の領域の厚さとは、同じでも異なっても良い。しかし、高周波化に伴い、水晶振動片の領域の厚さが、フレームの厚さより薄くなる場合も多い。すなわち、フレームの厚さをＴと定義し、各水晶振動片の厚さをｔと定義したとき、Ｔ＞ｔの場合が生じる。その場合は、前記フレームの前記凸状の曲線となっている領域に、該領域と連続しているが水晶振動片の厚さｔと同じ厚さの補強領域を備えるようにしても良い。補強領域を備える場合、補強領域が梁の役目を果たすと考えられるので、補強領域を備えない場合に比べ、フレームの強度を強化できるため、水晶ウエハの破損を防止し易い。なお、フレームの厚さＴとは、典型的には、水晶ウエハの出発時の厚さであり、例えば数１０μｍから数１００μｍの範囲の厚さである。また、水晶振動片の厚さｔとは、典型的には水晶振動片に要求される厚み滑り振動を実現できる厚さである。
【発明の効果】
【0010】
この発明の水晶ウエハによれば、フレームの、水晶振動片の列を囲っている輪郭が、各列の両端では前記列に沿って外側に向かって凸状の曲線になっているため、フレームの、水晶振動片の列の両端に当たる輪郭付近に、直角形状７０ｂ（図８参照）が生じないので、水晶ウエハにクラックが発生し難くなる。従って、水晶ウエハをハンドリング及び搬送するときに生じる水晶ウエハのクラック発生や破損を軽減することができる、新規な構造を有した水晶ウエハを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】第１の実施形態の水晶ウエハ１０の説明図である。
【図2】主に第１の実施形態の水晶ウエハ１０の変形例の説明図である。
【図3】第２の実施形態の水晶ウエハ２０の説明図である。
【図4】第３の実施形態の水晶ウエハ３０の説明図である。
【図5】第４の実施形態の水晶ウエハ４０の説明図である。
【図6】第５の実施形態の水晶ウエハ５０の説明図である。
【図7】第６の実施形態の水晶ウエハ６０の説明図である。
【図8】従来技術及び課題の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図面を参照してこの発明の水晶ウエハの実施形態について説明する。なお、説明に用いる各図はこの発明を理解できる程度に概略的に示してあるにすぎない。また、説明に用いる各図において、同様な構成成分については同一の番号を付して示し、その説明を省略する場合もある。また、以下の説明中で述べる形状、寸法、材質等はこの発明の範囲内の好適例に過ぎない。従って、本発明は以下の実施形態のみに限定されるものではない。
【0013】
１． 第１の実施形態の水晶ウエハ
図１は第１の実施形態の水晶ウエハ１０の説明図である。特に、図１（Ａ）は、水晶ウエハ１０の平面図、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）中のＮ部分、すなわち水晶振動片１１の列１１ａを囲っているフレーム１０ａの一端付近を拡大した平面図、図１（Ｃ）は、水晶ウエハ１０を図１（Ｂ）中のＩ－Ｉ線に沿って切った部分的断面図である。
図１は第１の実施形態の水晶ウエハ１０の説明図である。特に、図１（Ａ）は、水晶ウエハ１０の平面図、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）中のＮ部分、すなわち水晶振動片１１の列１１ａを囲っているフレーム１０ａの一端付近を拡大した平面図、図１（Ｃ）は、水晶ウエハ１０を図１（Ｂ）中のＩ－Ｉ線に沿って切った部分的断面図である。
【0014】
第１の実施形態の水晶ウエハ１０は、平面形状が円形状のＡＴカットの水晶ウエハに本発明を適用した例である。なお、図１（Ａ）に示した座標軸Ｘ，Ｙ′、Ｚ′は、それぞれＡＴカットの水晶ウエハ１０での水晶の結晶軸を示す。この実施形態の場合、水晶振動片１１は、水晶のＸ軸に長尺ないわゆるＸロングの水晶振動片となっていて、＋Ｘ軸側の短辺部分、すなわち図１（Ｂ）に示す引出電極１１ｃを設けた側の端部が容器（図示せず）に固定される例である。
この水晶ウエハ１０は、マトリクス状に多数配置された水晶振動片１１と、水晶振動片１１の列１１ａを囲っていて、かつ、各水晶振動片が連結されているフレーム１０ａと、を備えている。然も、フレーム１０ａの、水晶振動片の列１１ａを囲っている輪郭１０ｂが、水晶振動片の列１１ａの両端でこの列１１ａに沿って外側に向かって凸状の曲線１０ｂａになっており、かつ、前記両端以外では凸状の曲線１０ｂａに連続する直線１０ｂｂになっている。
この水晶ウエハ１０は、マトリクス状に多数配置された水晶振動片１１と、水晶振動片１１の列１１ａを囲っていて、かつ、各水晶振動片が連結されているフレーム１０ａと、を備えている。然も、フレーム１０ａの、水晶振動片の列１１ａを囲っている輪郭１０ｂが、水晶振動片の列１１ａの両端でこの列１１ａに沿って外側に向かって凸状の曲線１０ｂａになっており、かつ、前記両端以外では凸状の曲線１０ｂａに連続する直線１０ｂｂになっている。
【0015】
さらに、この第１の実施形態の水晶ウエハ１０の場合、輪郭１０ｂの直線になっている部分１０ｂｂの輪郭間の寸法をＨ（図１（Ｂ）参照）と定義したとき、凸状の曲線１０ｂａは、半径がＨ／２（図１（Ｂ）参照）で与えられる曲線を含む曲線となっている。
従って、水晶ウエハ１０は、フレーム１０ａの、水晶振動片１１の列１１ａの両端に当たる輪郭付近が、直角形状７０ｂ（図８参照））にならず、滑らかな円弧形状になる。そのため、この発明の水晶ウエハは、図８に示したようなクラックの起点になる構造が無い水晶ウエハとなるので、従来に比べ水晶ウエハにクラックが生じにくく、水晶ウエハの破損も生じにくい。
従って、水晶ウエハ１０は、フレーム１０ａの、水晶振動片１１の列１１ａの両端に当たる輪郭付近が、直角形状７０ｂ（図８参照））にならず、滑らかな円弧形状になる。そのため、この発明の水晶ウエハは、図８に示したようなクラックの起点になる構造が無い水晶ウエハとなるので、従来に比べ水晶ウエハにクラックが生じにくく、水晶ウエハの破損も生じにくい。
【0016】
なお、水晶振動片１１それぞれは、平面形状が例えば四角形状であり、表裏両面に励振用電極１１ｂを備え、かつ、励振用電極１１ｂから水晶振動片１１の１つの辺に引き出された引出電極１１ｃを備えるものとなっている。この例の場合、フレーム１０ａの厚みと水晶振動片１１の厚みとは、同じ例としてある。
また、第１の実施形態の水晶ウエハ１０では、フレーム１０ａからの水晶振動片１１の折り取りを容易にするため、水晶振動片１１とフレーム１０ａとの連結領域の一部に、水晶ウエハ１０を貫通している貫通孔１０ｃを設けてあり、この貫通孔１０ｃによって、水晶振動片１１とフレーム１０ａとの連結強度を弱めて、折り取りを容易にしてある。また、この貫通孔１０ｃを介して、引出電極１１ｃを水晶振動片１１の裏面側に引き回してある。これにより引出電極１１ｃを水晶振動片１１の表裏に設けた引出電極配置が実現できるので、水晶振動片１１を容器に実装する際に、水晶振動片の表裏の制約が軽減されるため好ましい。
水晶振動片１１を水晶ウエハ１０から折り取る場合、水晶振動片１１の先端を押すことによって、図１（Ｂ）に示した折り取り線１３の位置で水晶振動片１１をフレーム１０ａから折り取ることが出来る。折り取った水晶振動片１１は、図示しない容器に実装し、所定の周波数調整及び封止等を行うことで、水晶振動子が完成する。
また、第１の実施形態の水晶ウエハ１０では、フレーム１０ａからの水晶振動片１１の折り取りを容易にするため、水晶振動片１１とフレーム１０ａとの連結領域の一部に、水晶ウエハ１０を貫通している貫通孔１０ｃを設けてあり、この貫通孔１０ｃによって、水晶振動片１１とフレーム１０ａとの連結強度を弱めて、折り取りを容易にしてある。また、この貫通孔１０ｃを介して、引出電極１１ｃを水晶振動片１１の裏面側に引き回してある。これにより引出電極１１ｃを水晶振動片１１の表裏に設けた引出電極配置が実現できるので、水晶振動片１１を容器に実装する際に、水晶振動片の表裏の制約が軽減されるため好ましい。
水晶振動片１１を水晶ウエハ１０から折り取る場合、水晶振動片１１の先端を押すことによって、図１（Ｂ）に示した折り取り線１３の位置で水晶振動片１１をフレーム１０ａから折り取ることが出来る。折り取った水晶振動片１１は、図示しない容器に実装し、所定の周波数調整及び封止等を行うことで、水晶振動子が完成する。
【0017】
本発明の水晶ウエハは、以下図２を参照して説明するような種々の変形をしても良い。なお、この変形例を、第１の実施形態の水晶ウエハ１０に適用した例によって説明するが、この変形例は、以下の第２～第４の実施形態に対しても勿論適用できる。
図２（Ａ）は、第１の変形例を説明する図である。具体的には、第１の実施形態の水晶ウエハ１０における水晶振動片の列を囲う輪郭１０ｂの一端部分に着目した拡大図である。この第１の変形例は、水晶振動片の列を囲っている輪郭１０ｂが、各列の両端では半径Ｈ／２の半円で示される半円の曲線１０ｂａになっており、かつ、これら両端以外ではこの半円の曲線１０ｂａに連続する直線１０ｂｂになっている例である。
図２（Ａ）は、第１の変形例を説明する図である。具体的には、第１の実施形態の水晶ウエハ１０における水晶振動片の列を囲う輪郭１０ｂの一端部分に着目した拡大図である。この第１の変形例は、水晶振動片の列を囲っている輪郭１０ｂが、各列の両端では半径Ｈ／２の半円で示される半円の曲線１０ｂａになっており、かつ、これら両端以外ではこの半円の曲線１０ｂａに連続する直線１０ｂｂになっている例である。
【0018】
図２（Ｂ）は、第２の変形例の説明図であって、図２（Ａ）と同様な要部の拡大図である。この第２の変形例は、水晶振動片の列を囲っている輪郭１０ｂが、各列の両端の一部分では半径Ｈ／２の半円で示される半円の曲線１０ｂａになっており、両端の残りの部分は、曲線１０ｂａとは異なる曲線条件の曲線（曲率が異なる曲線）１０ｂｃとなっており、これら両端以外ではこの半円の曲線１０ｂａに連続する直線１０ｂｂになっている例である。なお、この第２の変形例において、曲線条件が異なる曲線１０ｂｃは、曲線ではなく直線とする場合があっても良い。
【0019】
図２（Ｃ）、（Ｄ）それぞれは、水晶振動片の列を囲っている輪郭１０ｂの、水晶ウエハの表裏の関係について説明する図である。図２（Ａ）と同様な要部の拡大図であるが、水晶ウエハの表面の当該輪郭（図中の実線）と、水晶ウエハの裏面の当該輪郭（図中の破線）とを示した図である。
水晶振動片の列を囲っている輪郭１０ｂは、水晶ウエハの表裏において、同じ位置及び同じ形状で勿論良い。しかし、水晶はその結晶軸によってウエットエッチング液に対するエッチング速度が異なる。概略的には、Ｚ面＞＋Ｘ面＞－Ｘ面＞Ｙ面の順でエッチング速度が速い。このようなことから、水晶振動片の列を囲っている輪郭１０ｂは、水晶ウエハの表裏において、形状や位置が若干異なる場合も生じる。また、上記のエッチング速度の違いを考慮し、水晶ウエハ１０を製造する工程で用いる水晶ウエハ表裏に形成する耐ウエットエッチングマスクを水晶ウエハ表裏で予めずらした方が良い場合もある。本発明はこのような場合も考慮して、意図的に、水晶振動片の列を囲っている輪郭１０ｂの位置や形状を、水晶ウエハの表裏において、異ならせても良い。
水晶振動片の列を囲っている輪郭１０ｂは、水晶ウエハの表裏において、同じ位置及び同じ形状で勿論良い。しかし、水晶はその結晶軸によってウエットエッチング液に対するエッチング速度が異なる。概略的には、Ｚ面＞＋Ｘ面＞－Ｘ面＞Ｙ面の順でエッチング速度が速い。このようなことから、水晶振動片の列を囲っている輪郭１０ｂは、水晶ウエハの表裏において、形状や位置が若干異なる場合も生じる。また、上記のエッチング速度の違いを考慮し、水晶ウエハ１０を製造する工程で用いる水晶ウエハ表裏に形成する耐ウエットエッチングマスクを水晶ウエハ表裏で予めずらした方が良い場合もある。本発明はこのような場合も考慮して、意図的に、水晶振動片の列を囲っている輪郭１０ｂの位置や形状を、水晶ウエハの表裏において、異ならせても良い。
【0020】
図２（Ｃ）の場合は、水晶ウエハの一方の面における水晶振動片の列を囲っている輪郭１０ｂと、他方の面における水晶振動片の列を囲っている輪郭１０ｘについて、互いの位置を水晶振動片の列に沿う方向、ＡＴカット水晶片の例で言えばＺ′方向に沿って（図１（Ａ）参照）ずらしている例である。具体的には、水晶ウエハの図２（Ｃ）の表面側の輪郭１０ｂに対し、裏側の輪郭１０ｘを、図２（Ｃ）の右方向にずらした例である。この逆の方向にずらす場合があっても良い。なお、輪郭１０ｂの平面形状と輪郭１０ｘ、形の平面形状が同じでも、異なっていても良い。
図２（Ｄ）の場合は、水晶ウエハの一方の面における水晶振動片の列を囲っている輪郭１０ｂに対し、他方の面における水晶振動片の列を囲っている輪郭１０ｙが、大きくなっている例である。もちろん、設計によって、輪郭１０ｂの形状と輪郭１０ｙの形状が同じ場合、異なる場合があっても良い。
このような各種の変形例の場合であっても、水晶振動片の列を囲っている輪郭が曲線と直線とを組み合わせた所定のものとなっているので、クラックが生じくく、ウエハの破損が生じにくいという本発明の効果が得られる。
図２（Ｄ）の場合は、水晶ウエハの一方の面における水晶振動片の列を囲っている輪郭１０ｂに対し、他方の面における水晶振動片の列を囲っている輪郭１０ｙが、大きくなっている例である。もちろん、設計によって、輪郭１０ｂの形状と輪郭１０ｙの形状が同じ場合、異なる場合があっても良い。
このような各種の変形例の場合であっても、水晶振動片の列を囲っている輪郭が曲線と直線とを組み合わせた所定のものとなっているので、クラックが生じくく、ウエハの破損が生じにくいという本発明の効果が得られる。
【0021】
２． 第２の実施形態の水晶ウエハ
図３は第２の実施形態の水晶ウエハ２０の説明図である。特に、図３（Ａ）は、水晶ウエハ２０の平面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）中のＮ部分、すなわち水晶振動片２１の列２１ａを囲っているフレーム２０ａの一端付近を拡大した平面図、図３（Ｃ）は、水晶ウエハ２０を図３（Ｂ）中のＩ－Ｉ線に沿って切った部分的断面図である。
図３は第２の実施形態の水晶ウエハ２０の説明図である。特に、図３（Ａ）は、水晶ウエハ２０の平面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）中のＮ部分、すなわち水晶振動片２１の列２１ａを囲っているフレーム２０ａの一端付近を拡大した平面図、図３（Ｃ）は、水晶ウエハ２０を図３（Ｂ）中のＩ－Ｉ線に沿って切った部分的断面図である。
【0022】
第２の実施形態の水晶ウエハ２０は、フレーム２０ａの、水晶振動片の列２１ａを囲っている輪郭２０ｂを、第１の実施形態と同様に、水晶振動片の列に沿う外側に向かった凸状の曲線２０ｂａとなった部分と、凸状の曲線２０ｂａに連続している直線２０ｂｂとで構成してある。
ただし、第２の実施形態の水晶ウエハ２０の場合、フレーム２０ａの厚さをＴと定義し、各水晶振動片２１の厚さをｔと定義したとき（図３（Ｃ）参照）、水晶振動片２１の厚さｔがフレーム２０ａの厚さＴより薄くなっており、かつ、フレーム２０ａの凸状の曲線２０ｂａとなっている領域に、該領域と連続している補強領域２０ｃであって、厚さが水晶振動片の厚さｔと同じとした補強領域２０ｃを備えている。ここで、厚さｔは、典型的には、水晶振動片に要求される発振周波数に応じた厚さである。
ただし、第２の実施形態の水晶ウエハ２０の場合、フレーム２０ａの厚さをＴと定義し、各水晶振動片２１の厚さをｔと定義したとき（図３（Ｃ）参照）、水晶振動片２１の厚さｔがフレーム２０ａの厚さＴより薄くなっており、かつ、フレーム２０ａの凸状の曲線２０ｂａとなっている領域に、該領域と連続している補強領域２０ｃであって、厚さが水晶振動片の厚さｔと同じとした補強領域２０ｃを備えている。ここで、厚さｔは、典型的には、水晶振動片に要求される発振周波数に応じた厚さである。
【0023】
また、この実施形態の補強領域２０ｃの場合、水晶振動片２１の列２１ａの一番端の水晶振動片２１ｘ（図３（Ｂ）参照）の外形加工をウエットエッチングによって行う際の、他の位置での水晶振動片とのエッチング条件に差異が生じることを低減するために、一番端の水晶振動片２１ｘの長辺に沿ってかつ長辺から所定距離Δｘ（図３（Ｂ）参照）だけ離れた位置まで補強領域２０ｃを近接させて設けてある。この所定距離Δｘとは、水晶振動片の列２１ａの隣り合う水晶振動片の間の距離に相当する距離である。また、補強領域２０ｃの一番端の水晶振動片２１ｘに隣接する部分は、補強領域２０ｃがクラック発生の起点となることを防止するために、水晶振動片２１ｘの基部側においてＵ字状の曲線をもった輪郭部２０ｃａとし、水晶振動片２１ｘの先端側では円状の輪郭部２０ｃｂとしてある。
【0024】
なお、第２実施形態の水晶ウエハ２０の場合も、水晶振動片２１の折り取りを容易にするための貫通孔２０ｄを備えている。ただし、貫通孔２０ｄは、水晶ウエハ２０の厚さｔとなっている領域、すなわち水晶振動片２１側の領域に設けてある。また、折り取りを容易にするために、水晶ウエハ２０の折り取り起点に当たる位置に、水晶ウエハの厚さ方向にハーフエッチングした凹部２０ｅを設けてある。また、水晶振動片２１は、励振用電極２１ｂ及び引出電極２１ｃを備えている。水晶ウエハ２０からの水晶振動片２１の折り取りや、水晶振動子化は、第１の実施形態と同様に行える。
この第２実施形態の水晶ウエハ２０の場合、補強領域２０ｃが梁の機能を有するため、補強領域２０ｃを備えていない場合に比べ、フレーム２０ａの輪郭部を起点にするクラック発生を第１の実施形態に比べさらに抑制できる。
この第２実施形態の水晶ウエハ２０の場合、補強領域２０ｃが梁の機能を有するため、補強領域２０ｃを備えていない場合に比べ、フレーム２０ａの輪郭部を起点にするクラック発生を第１の実施形態に比べさらに抑制できる。
【0025】
３． 第３の実施形態の水晶ウエハ
図４は第３の実施形態の水晶ウエハ３０の説明図である。特に、図４（Ａ）は、水晶ウエハ３０の平面図、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）中のＮ部分、すなわち水晶振動片２１の列２１ａを囲っているフレーム３０ａの一端付近を拡大した平面図、図４（Ｃ）は、水晶ウエハ３０を図４（Ｂ）中のＩ－Ｉ線に沿って切った部分的断面図である。
図４は第３の実施形態の水晶ウエハ３０の説明図である。特に、図４（Ａ）は、水晶ウエハ３０の平面図、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）中のＮ部分、すなわち水晶振動片２１の列２１ａを囲っているフレーム３０ａの一端付近を拡大した平面図、図４（Ｃ）は、水晶ウエハ３０を図４（Ｂ）中のＩ－Ｉ線に沿って切った部分的断面図である。
【0026】
第３の実施形態の水晶ウエハ３０は、第２の実施形態の水晶ウエハ３０とほぼ同じ構造であるが、フレーム３０ａの補強領域３１の形状が、第２の実施形態の場合と多少相違する。すなわち、第３の実施形態の水晶ウエハ３０では、補強領域３１は、フレーム３０ａの水晶振動片２１の列の両側における凸状の曲線２０ｂａに倣った形状に曲線状してある。従って、この実施形態の場合、補強領域３１は、平面視で三日月状の形状にしてある。
この第３の実施形態の水晶ウエハ３０の場合、補強領域３１が平面視で三日月状の形状であるため、補強領域３１がクラック発生の起点になるおそれをさらに低減できる。
この第３の実施形態の水晶ウエハ３０の場合、補強領域３１が平面視で三日月状の形状であるため、補強領域３１がクラック発生の起点になるおそれをさらに低減できる。
【0027】
４．第４の実施形態の水晶ウエハ
図５は第４の実施形態の水晶ウエハ４０の要部の説明図であり、第２の実施形態の説明で用いた図３（Ｂ）に対応する部分的拡大図である。
第２の実施形態の水晶ウエハ２０では、補強領域２０ｃは、水晶振動片２１ｘの先端側では円状の輪郭部２０ｃｂとしていたのに対し、第４の実施形態の水晶ウエハ４０では、補強領域２０ｃの、水晶振動片２１ｘの先端側では角Ｒ状の輪郭部２０ｃｃとしてある。この第４の実施形態の水晶ウエハ４０の場合も、補強領域に直角形状７０ｂ（図８参照））が生じない構造であるため、補強領域２０ｃに起因するクラック発生を防止できる。
図５は第４の実施形態の水晶ウエハ４０の要部の説明図であり、第２の実施形態の説明で用いた図３（Ｂ）に対応する部分的拡大図である。
第２の実施形態の水晶ウエハ２０では、補強領域２０ｃは、水晶振動片２１ｘの先端側では円状の輪郭部２０ｃｂとしていたのに対し、第４の実施形態の水晶ウエハ４０では、補強領域２０ｃの、水晶振動片２１ｘの先端側では角Ｒ状の輪郭部２０ｃｃとしてある。この第４の実施形態の水晶ウエハ４０の場合も、補強領域に直角形状７０ｂ（図８参照））が生じない構造であるため、補強領域２０ｃに起因するクラック発生を防止できる。
【0028】
５．第５の実施形態の水晶ウエハ
図６（Ａ），（Ｂ）は第５の実施形態の水晶ウエハ５０の要部の説明図であり、第２の実施形態の説明で用いた図３（Ｂ）、（Ｃ）に対応する部分的拡大図及び部分的断面図である。
第５の実施形態の水晶ウエハ５０は、第２の形態の水晶ウエハ２０で設けていた補強領域２０ｃ（図３（Ｂ）、（Ｃ）参照）を無くした構造のものである。それ以外は第２の実施形態と同様の構造としてある。すなわち、補強領域は有していないが、図６（Ｂ）に示すように、水晶ウエハ５０の折り取り起点に当たる位置に、水晶ウエハの厚さ方向にハーフエッチングした凹部２０ｅを設けたものである。
図６（Ａ），（Ｂ）は第５の実施形態の水晶ウエハ５０の要部の説明図であり、第２の実施形態の説明で用いた図３（Ｂ）、（Ｃ）に対応する部分的拡大図及び部分的断面図である。
第５の実施形態の水晶ウエハ５０は、第２の形態の水晶ウエハ２０で設けていた補強領域２０ｃ（図３（Ｂ）、（Ｃ）参照）を無くした構造のものである。それ以外は第２の実施形態と同様の構造としてある。すなわち、補強領域は有していないが、図６（Ｂ）に示すように、水晶ウエハ５０の折り取り起点に当たる位置に、水晶ウエハの厚さ方向にハーフエッチングした凹部２０ｅを設けたものである。
【0029】
６．第６の実施形態の水晶ウエハ
図７は第６の実施形態の水晶ウエハ６０を説明するための図である。特に図７（Ａ）は、水晶ウエハ６０の要部、すなわち水晶振動片１１の列１１ａを囲っているフレーム１０ａの一端付近を拡大した平面図、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）中のＭ部分の電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真、図７（Ｃ）は、図７（Ａ）中のＭ部分の反対側の部分の電子顕微鏡写真である。なお、図７（Ｂ）に、ＳＥＭ写真とともに、フレーム１０ａ、第１領域６１ａ、第３領域６１ｃ及び第４領域６１ｄ付近の断面構造を説明するために、図７（Ｂ）中のＳ線に沿った断面図、Ｔ線に沿った断面図を併せて記載してある。
この第６の実施形態の水晶ウエハ６０では、補強領域６１を、図７（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、第１領域６１ａ、第２領域６１ｂ、第３領域６１ｃ及び第４領域６１ｄの４つの領域によって構成してある。第１領域６１ａは、水晶振動片１１の厚さｔと同様な厚さを持ち比較的広い平面的な領域である。第２領域６１ｂ及び第３領域６１ｃ各々は、厚さがＴであるフレーム１０ａの縁から第１領域６１ａに向かって厚さが減じている傾斜面を持つ領域である。第４領域６１ｄは、フレーム１０ａの縁と第１領域６１ａとに渡って垂直な面を有した領域である。ここで、垂直な面とは第１領域に対し、真に垂直に交わる面は勿論のこと、例えば８０～１００度の範囲で交わるほぼ垂直な面（従ってオーバーハングする面）も含む意味である。
なお、第２領域６１ｂ及び第３領域６１ｃ各々の傾斜面は、典型的には、第１領域６１ａに対し、角度θ（図７（Ａ）の部分的な断面図参照）で交わる面である。角度θは、これに限られないが、典型的には３０～４０度である。
図７は第６の実施形態の水晶ウエハ６０を説明するための図である。特に図７（Ａ）は、水晶ウエハ６０の要部、すなわち水晶振動片１１の列１１ａを囲っているフレーム１０ａの一端付近を拡大した平面図、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）中のＭ部分の電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真、図７（Ｃ）は、図７（Ａ）中のＭ部分の反対側の部分の電子顕微鏡写真である。なお、図７（Ｂ）に、ＳＥＭ写真とともに、フレーム１０ａ、第１領域６１ａ、第３領域６１ｃ及び第４領域６１ｄ付近の断面構造を説明するために、図７（Ｂ）中のＳ線に沿った断面図、Ｔ線に沿った断面図を併せて記載してある。
この第６の実施形態の水晶ウエハ６０では、補強領域６１を、図７（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、第１領域６１ａ、第２領域６１ｂ、第３領域６１ｃ及び第４領域６１ｄの４つの領域によって構成してある。第１領域６１ａは、水晶振動片１１の厚さｔと同様な厚さを持ち比較的広い平面的な領域である。第２領域６１ｂ及び第３領域６１ｃ各々は、厚さがＴであるフレーム１０ａの縁から第１領域６１ａに向かって厚さが減じている傾斜面を持つ領域である。第４領域６１ｄは、フレーム１０ａの縁と第１領域６１ａとに渡って垂直な面を有した領域である。ここで、垂直な面とは第１領域に対し、真に垂直に交わる面は勿論のこと、例えば８０～１００度の範囲で交わるほぼ垂直な面（従ってオーバーハングする面）も含む意味である。
なお、第２領域６１ｂ及び第３領域６１ｃ各々の傾斜面は、典型的には、第１領域６１ａに対し、角度θ（図７（Ａ）の部分的な断面図参照）で交わる面である。角度θは、これに限られないが、典型的には３０～４０度である。
【0030】
また、第２領域６１ｂ及び第３領域６１ｃ各々の平面的な幅Ｗ（図７（Ｃ）に示すＷ）は、第２領域６１ｂ及び第３領域６１ｃそれぞれの中の場所によって多少変わる。それは、水晶の結晶軸にウエットエッチング異方性に起因するためである。幅Ｗは、これに限られないが、数μｍ～１０数μｍである。なお、この幅Ｗは以下の要因でも変化するものである。水晶振動片１１の厚さｔは、水晶振動片１１に要求される振動周波数に対応する厚さであり、典型的には、水晶ウエハの出発時の厚さであるフレーム１０ａの厚さＴから、ウエットエッチングによってエッチングして薄くされて決まるものである。従って、フレーム１０ａの厚さＴと、水晶振動片１１の厚さｔとの差が大きいほど、第２領域６１ｂ及び第３領域６３ｃの傾斜面は長くなり、上記Ｗは大きくなる。
【0031】
また、水晶振動片１１の列１１ａを囲っているフレーム１０ａの列方向両端にある凸状の輪郭を、ほぼ半円の輪郭と見ると、この半円に対し、第２領域６１ｂ、第３領域６１ｃ及び第４領域６１ｄは、以下のように配置してある。
第２領域６１ｂは、上記の半円の輪郭を凡そ３つに区分けした場合の下側に位置する３分の１の領域に沿って設けてあり、第３領域６１ｃは、上記の半円の輪郭を凡そ３つに区分けした場合の上側に位置する３分の１の領域に沿って設けてあり、第４領域６１ｄは、上記の半円の輪郭を凡そ３つに区分けした場合の中央に位置する３分の１の領域に沿って設けてある。従って、この例の場合、第２領域６１ｂ、第４領域６１ｄ及び第３領域６１ｃは、この順で連続している。
第２領域６１ｂは、上記の半円の輪郭を凡そ３つに区分けした場合の下側に位置する３分の１の領域に沿って設けてあり、第３領域６１ｃは、上記の半円の輪郭を凡そ３つに区分けした場合の上側に位置する３分の１の領域に沿って設けてあり、第４領域６１ｄは、上記の半円の輪郭を凡そ３つに区分けした場合の中央に位置する３分の１の領域に沿って設けてある。従って、この例の場合、第２領域６１ｂ、第４領域６１ｄ及び第３領域６１ｃは、この順で連続している。
【0032】
この第６の実施形態の水晶ウエハ６０の場合、フレーム１０ａの直線部分から凸状になる部分との間に、傾斜面を持つ第２領域６１ｂ及び第３領域６１ｃを設けてあるので、フレーム１０ａの直線部分から凸状になる部分に対する応力緩和が、傾斜面を持たない場合に比べて起きやすいいので、水晶ウエハの破損の危険性をより低減できる。また、第４領域は垂壁に近い面を持つので、凸状の輪郭の凸部先端の剛性を高めることに寄与できる。
【0033】
また、この第６の実施形態の水晶ウエハ６０では、図７（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、水晶振動片１１の列１１ａを囲っているフレーム１０ａの列方向両端の輪郭形状を、水晶ウエハの表裏で違えてある。具体的には、図７（Ｂ）に示した表面側の補強領域６１の第４領域６１ｄは、凡そ、第１輪郭部６１ｄａ、第２輪郭部６１ｄｂ及び第３輪郭部６１ｄｃの３つの異なる輪郭で与えられる形状となっているのに対し、図７（Ｃ）に示した裏面側の補強領域６１の第４領域６１ｄは、凡そ、１つの輪郭で与えられる形状になっている。第１輪郭部６１ｄａ、第２輪郭部６１ｄｂ及び第３輪郭部６１ｄｃ各々は、緩い曲率の３つの曲率を持つ輪郭線が連なる構成としてある。
図７（Ｂ）、（Ｃ）を用いて説明したように、フレーム１０ａの両端に当たる輪郭形状を、水晶ウエハの表裏で違えると、この出願に係る発明者の実験によれば、水晶ウエハの破損率を低下できることが分かった。その理由は明確ではないが、こうすると水晶ウエハ６０に及ぶ応力等をより低減できるためと考える。
なお、図３を用いて説明した第２の実施形態の水晶ウエハ２０や、上記した第６の実施形態の水晶ウエハ６０は、上記の第２領域や第３領域に相当する傾斜面を持つ領域を、フレーム１０ａの輪郭の直線状の部分にも備えている。フレーム１０ａの輪郭の直線状の部分に、傾斜面を有する領域を備えると、これによっても水晶ウエハの破損の低減が図れると考える。
７．他の実施形態
上述した実施形態では水晶ウエハの平面形状を円形状としたが、水晶ウエハの平面形状は四角形状等の他の形状でも良い。また、水晶ウエハはＡＴカットのものに限られず、Ｚカットのもの、ＳＣカット等に代表される２回回転カットのもの等、他のカットのものでも良い。
図７（Ｂ）、（Ｃ）を用いて説明したように、フレーム１０ａの両端に当たる輪郭形状を、水晶ウエハの表裏で違えると、この出願に係る発明者の実験によれば、水晶ウエハの破損率を低下できることが分かった。その理由は明確ではないが、こうすると水晶ウエハ６０に及ぶ応力等をより低減できるためと考える。
なお、図３を用いて説明した第２の実施形態の水晶ウエハ２０や、上記した第６の実施形態の水晶ウエハ６０は、上記の第２領域や第３領域に相当する傾斜面を持つ領域を、フレーム１０ａの輪郭の直線状の部分にも備えている。フレーム１０ａの輪郭の直線状の部分に、傾斜面を有する領域を備えると、これによっても水晶ウエハの破損の低減が図れると考える。
７．他の実施形態
上述した実施形態では水晶ウエハの平面形状を円形状としたが、水晶ウエハの平面形状は四角形状等の他の形状でも良い。また、水晶ウエハはＡＴカットのものに限られず、Ｚカットのもの、ＳＣカット等に代表される２回回転カットのもの等、他のカットのものでも良い。
【符号の説明】
【0034】
１０:第１の実施形態の水晶ウエハ １０ａ：フレーム
１０ｂ：水晶振動片の列を囲う輪郭 １０ｂａ：凸状の曲線
１０ｂｂ：凸状の曲線に連続する直線
１０ｘ、１０ｙ：水晶振動片の列を囲う輪郭であって水晶ウエハ表裏の輪郭
１１：水晶振動片 １１ａ：水晶振動片の列
Ｈ：輪郭の直線になっている部分の間の寸法
２０:第２の実施形態の水晶ウエハ ２０ａ：フレーム
２０ｂ：水晶振動片の列を囲う輪郭 ２０ｂａ：凸状の曲線
２０ｂｂ：凸状の曲線に連続する直線 ２０ｃ：補強領域
２１：水晶振動片 ２１ａ：水晶振動片の列
２１ｘ：水晶振動片の列の端の水晶振動片
３０:第３の実施形態の水晶ウエハ ３０ａ：フレーム
３０ｂ：水晶振動片の列を囲う輪郭 ３１：補強領域
４０:第４の実施形態の水晶ウエハ ４０ａ：フレーム
５０:第５の実施形態の水晶ウエハ ５０ａ：フレーム
５０ｂ：水晶振動片の列を囲う輪郭
６０：第６の実施形態の水晶ウエハ ６１：補強領域
６１ａ：第１領域 ６１ｂ：第２領域（傾斜面を持つ領域）
６１ｃ：第３領域（傾斜面を持つ領域） ６１ｄ：第４領域
６１ｄａ：第１輪郭部 ６１ｄｂ：第２輪郭部
６１ｄｃ：第３輪郭部
１０ｂ：水晶振動片の列を囲う輪郭 １０ｂａ：凸状の曲線
１０ｂｂ：凸状の曲線に連続する直線
１０ｘ、１０ｙ：水晶振動片の列を囲う輪郭であって水晶ウエハ表裏の輪郭
１１：水晶振動片 １１ａ：水晶振動片の列
Ｈ：輪郭の直線になっている部分の間の寸法
２０:第２の実施形態の水晶ウエハ ２０ａ：フレーム
２０ｂ：水晶振動片の列を囲う輪郭 ２０ｂａ：凸状の曲線
２０ｂｂ：凸状の曲線に連続する直線 ２０ｃ：補強領域
２１：水晶振動片 ２１ａ：水晶振動片の列
２１ｘ：水晶振動片の列の端の水晶振動片
３０:第３の実施形態の水晶ウエハ ３０ａ：フレーム
３０ｂ：水晶振動片の列を囲う輪郭 ３１：補強領域
４０:第４の実施形態の水晶ウエハ ４０ａ：フレーム
５０:第５の実施形態の水晶ウエハ ５０ａ：フレーム
５０ｂ：水晶振動片の列を囲う輪郭
６０：第６の実施形態の水晶ウエハ ６１：補強領域
６１ａ：第１領域 ６１ｂ：第２領域（傾斜面を持つ領域）
６１ｃ：第３領域（傾斜面を持つ領域） ６１ｄ：第４領域
６１ｄａ：第１輪郭部 ６１ｄｂ：第２輪郭部
６１ｄｃ：第３輪郭部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】