水晶振動子用素子、水晶振動子及び電子部品
【課題】導電性接着材を介して引き出し電極を水晶片支持部材の電極に固着するにあたり、接着材の引き出し電極からの流れを抑えることができる水晶振動子用素子を提供すること。
【解決手段】中央部の厚さが周縁部の厚さよりも大きくなるように周方向に段差が形成された水晶片と、その中央部を励振させる励振電極と、各励振電極から前記水晶片の一面側の周縁部に引き出されるように形成され、導電性接着材を介して水晶片支持部材の電極に固着される引き出し電極と、前記周縁部にて水晶片の一面側に設けられた励振電極と、前記水晶片の他面側の励振電極から前記一面側に引き出された引き出し電極との間に設けられ、前記引き出し電極に塗布された導電性接着材が前記励振電極に流れることを防ぐための前記水晶片と一体的に形成された短絡防止用凸部と、を備えるように水晶振動子素子を構成する。
【解決手段】中央部の厚さが周縁部の厚さよりも大きくなるように周方向に段差が形成された水晶片と、その中央部を励振させる励振電極と、各励振電極から前記水晶片の一面側の周縁部に引き出されるように形成され、導電性接着材を介して水晶片支持部材の電極に固着される引き出し電極と、前記周縁部にて水晶片の一面側に設けられた励振電極と、前記水晶片の他面側の励振電極から前記一面側に引き出された引き出し電極との間に設けられ、前記引き出し電極に塗布された導電性接着材が前記励振電極に流れることを防ぐための前記水晶片と一体的に形成された短絡防止用凸部と、を備えるように水晶振動子素子を構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水晶振動子用素子、その水晶振動子用素子を含んだ水晶振動子及びその水晶振動子を含んだ電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動子用素子は例えば、水晶片（水晶ブランク）と、その水晶片の表面及び裏面に各々設けられた対となる励振用の電極（励振電極）とを有し、前記励振電極に電圧を印加すると、水晶の圧電逆効果によって結晶振動が励起される特性を利用する素子である。水晶振動子素子は、例えばそれを保護するためのパッケージに収容されて水晶振動子として製造され、その水晶振動子は周波数や時間の基準源として発振器等の電子部品に広く用いられている。
【０００３】
前記水晶片の表面及び裏面において周縁部領域は、中央部領域に対して低く、段差を有するように形成される場合があり、その場合当該中央部領域を励振部として、その励振部に前記励振電極が形成される場合がある。このように水晶片を構成することは、振動エネルギーを励振部に閉じ込め、良好なクリスタルインピーダンス（ＣＩ）値を得ることを目的としている。
【０００４】
図２１（ａ）、図２１（ｂ）はそのように段差が形成された水晶振動子用素子１の表面、縦断面を夫々示している。図中１１は水晶片、１２は励振部、１３は周縁部（ベベル部）、１４は励振電極である。１５は引き出し電極であり、励振部１２から周縁部１３へと引き出され、さらに水晶片１１の側面を介して裏面へと引き回されるように形成されている。図中１６は水晶片１１の裏面に形成された励振電極、１７はその裏面から表面へと引き出されるように形成された引き出し電極であり、この水晶振動子用素子１の裏面は、表面と同様のレイアウトを有するようにこれら励振電極１６、引き出し電極１７が設けられている。
【０００５】
このように水晶片１１に段差を形成する工程及び水晶片１１の外形を形成する工程は、水晶ウエハに対してフォトリソグラフィを行い、エッチングマスクを形成して、そのエッチングマスクに沿ってウエットエッチングを行うことで実施される。そして、上記の水晶振動子用素子１は前記水晶振動子として製造されるにあたり、前記パッケージのベース（基板）に前記引き出し電極１５、１７に夫々対応して形成された電極とその引き出し電極１５，１７とが導電性接着材１８を介して夫々接着される。
【０００６】
ところで、水晶振動子が搭載される上述の各電子部品の小型化に伴い、水晶振動子の小型化が進み、それに従って水晶振動子用素子の小型化も進んでいる。しかし、上記の水晶振動子用素子１の小型化が進むと、引き出し電極１５，１７と励振電極１４，１６との間の距離や、これら引き出し電極１５，１７間の距離が小さくなる。その結果として、前記ベースの電極と引き出し電極とを接着する際に図２２に示すように引き出し電極１５，１７からその外側へと導電性接着剤１８が流れこんで、励振電極１４（１６）と引き出し電極１７（１５）とに導電性接着材１８が掛かったり、引き出し電極１５と引き出し電極１７とに導電性接着材１８が掛かることによってこれらの電極間が短絡されてしまい、製造される水晶振動子が不良となってしまうおそれがある。
【０００７】
導電性接着材１８の塗布量を小さくすることも考えられるがそれには限界があるし、また例えば流動性の低い導電性接着材を用いることも考えられるが、組み立て後の水晶振動子の特性を確保するために、使用できる接着材の種類には制限があるので、そのような接着材の選択では対処できない恐れがある。
【０００８】
特許文献１には、引き出し電極の周囲に凸部が設けられた音叉型水晶振動子用素子について記載されているが、平板状の水晶片で且つ中央部と周縁部とで厚さが異なるものに適用することは記載されていない。また、特許文献２には水晶片の引き出し電極が形成される部分に溝部を形成することが記載されているが、これについても平板状の水晶片で且つ中央部と周縁部とで厚さが異なるものに適用することは記載されていない。
【特許文献１】特開２００３−１５２４９９（段落００３８、段落００３９及び図１０）
【特許文献２】特開２００７−９６９０１（図２及び図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、その中央部に比べてその周縁部の厚さが小さくなるように段差が形成された水晶片と、この水晶片を励振させるための励振電極と、励振電極に電気的に接続された引き出し電極と、を備えた水晶振動子用素子において、導電性接着材を介して前記引き出し電極を水晶片支持部材の電極に固着するにあたり、接着材の引き出し電極からの流れを抑えて、前記水晶片支持部材の電極と、引き出し電極との正常な導電性を確保することができる水晶振動子用素子を提供することであり、またその水晶振動子素子を含んだ水晶振動子及び電子部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の水晶振動子素子は、中央部の厚さが周縁部の厚さよりも大きくなるように、その一面及び他面にその周方向に段差が形成された水晶片と、
その水晶片の中央部の一面及び他面に各々設けられた当該中央部を励振させるための励振電極と、
各励振電極から前記水晶片の一面側の周縁部に引き出されるように形成され、導電性接着材を介して水晶片支持部材の電極に固着される引き出し電極と、
前記周縁部にて水晶片の一面側に設けられた励振電極と、前記水晶片の他面側の励振電極から前記一面側に引き出された引き出し電極との間に設けられ、前記引き出し電極に塗布された導電性接着材が前記励振電極に流れることを防ぐための前記水晶片と一体的に形成された短絡防止用凸部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
前記短絡防止用凸部は、前記励振電極と引き出し電極との間に設けられる代わりに、各引き出し電極に塗布された前記導電性接着剤が互いに接触することを防ぐために前記周縁部の各引き出し電極間に設けられてもよく、例えば前記水晶片は矩形であり、引き出し電極は各々水晶片の隣り合う角部に形成され、前記短絡防止用凸部は、その角部に各引き出し電極の外形に沿って設けられる。また、前記水晶片の周縁部において、前記各引き出し電極が形成された角部と隣り合う各角部に水晶片の面内の重量分布を調整するために、当該水晶片と一体的に形成された重量調整用の凸部が設けられていてもよい。
【００１２】
他の発明によれば、中央部の厚さが周縁部の厚さよりも大きくなるように、その一面及び他面にその周方向に段差が形成された水晶片と、
その水晶片の中央部の一面及び他面に各々設けられた当該中央部を励振させるための励振電極と、
各励振電極から前記水晶片の一面側の周縁部に引き出されるように形成された、導電性接着材を介して水晶片支持部材の電極に固着される引き出し電極と、
を備え、
前記引き出し電極及び励振電極はスパッタまたは蒸着により形成され、その引き出し電極の表面を荒らすために、前記一面側の周縁部における表面が当該一面側の前記中央部の表面よりも荒れていることを特徴とする。
【００１３】
前記引き出し電極は水晶片の側壁を介して引き出され、その側壁に掛かる引き出し電極の表面を荒らすために、当該側壁の表面が一面側の励振電極の表面よりも荒れていてもよい。
【００１４】
本発明の水晶振動子は上述の水晶振動子素子を含んだことを特徴とし、本発明の電子部品はその水晶振動子を含んだことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、水晶片の周縁部の一面側において、その一面側に設けられた励振電極と、前記水晶片の他面側の励振電極から当該一面側に引き出された引き出し電極との間に水晶片と一体的に形成された短絡防止用凸部が設けられている。従って、前記引き出し電極に塗布された導電性接着材が前記励振電極に流れることが抑えられ、この水晶振動子素子が設置される部材の電極と、前記引き出し電極との正常な導電性が損なわれることが抑えられる。
また、他の発明によれば、前記水晶片の一面側の前記周縁部における表面が一面側の前記中央部の表面よりもその荒く形成され、そして水晶片の表面に引き出し電極及び励振電極をスパッタまたは蒸着により形成している。従って水晶片の荒さが引き出し電極の表面に転写され、引き出し電極の表面の荒れを大きくすることができる。結果として、接着材が引き出し電極から励振電極に流れ出したり、引き出し電極間で導電性接着材による短絡が起きることが抑えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（第１の実施の形態）
先ず後述の製造方法により製造される第１の実施の形態に係る水晶振動子用素子２の構成について説明する。図１（ａ）、（ｂ）は後述の製造方法により製造される水晶振動子用素子２の表面、裏面を夫々示しており、これらの図に示すように水晶振動子用素子２の表面、裏面は互いに同様のレイアウトを備えるように構成されている。水晶振動子用素子２は例えばＡＴカットされた矩形状の水晶片２１により構成されており、水晶片２１の一辺の長さは例えば０．３ｍｍ〜３．０ｍｍである。
【００１７】
水晶片２１の表面及び裏面には周方向に夫々段差２Ｃ、２Ｄが形成されており、その段差２Ｃ，２Ｄによりその周縁部（ベベル部）２Ｂに対して矩形状に厚さが大きい中央部が形成されている。つまり、水晶片２１は中央部に対して周縁部が薄くなるような加工、いわゆるベベル加工が施されている。前記水晶片２１の中央部の表面、裏面には前記中央部を励振させるための例えば矩形状の励振電極２２，２３が夫々形成されており、この中央部は励振部２Ａとして構成されている。
【００１８】
このように周縁部２Ｂの高さが励振部２Ａの高さよりも低くなるように構成することで、背景技術の欄でも説明したように振動エネルギーを励振部２Ａに閉じ込め、良好な特性（ＣＩ値）を得ることを目的としている。励振部２Ａの厚さは所望の共振周波数に応じて決定される。
【００１９】
図中２４，２５は引き出し電極であり、水晶片２１の表面及び裏面において励振電極２２，２３と夫々一体的に形成されている。引き出し電極２４（２５）は励振電極２２（２３）から夫々当該水晶片２１の外方に展伸され、水晶片２１の側面を介して水晶片２２の裏面（表面）に跨るように形成されている。また、引き出し電極２４（２５）は引き出された方向に対して直交する方向に拡幅され、水晶片２１の表面及び裏面において、当該水晶片２１の角部に掛かるように形成されている。
【００２０】
そして、水晶片２１の周縁部２Ｂの表面及び裏面においては、夫々拡幅された引き出し電極２４，２５の周囲にその外形に沿って水晶片２１と一体的に凸部２６，２７，２８，２９が形成されている。一体的に形成とは、水晶片同士を貼り合わせて形成されたものではなく、一つの水晶片から削り出されて形成されていることをいう。これらの凸部２６〜２９は導電性接着剤による電極間の短絡を防止する役割を果たす。図１（ｃ）は図１（ａ）、（ｂ）におけるＡ−Ａ’矢視断面図であり、また図２は水晶振動子用素子２を引き出し電極２４、２５側から向かって見た図である。これらの図に示すように凸部２６〜２９の頂部の高さ位置は周縁部２Ｂに形成された引き出し電極２４、２５表面の高さ位置よりも高く、励振部２Ａの水晶片２１と同じ高さに形成されている。
【００２１】
続いてＡＴカットされた水晶により構成される基板であるウエハＷから、上述の水晶振動子用素子２を形成する工程について説明する。図３はウエハＷの表面を示しており、図中点線で囲まれる領域は水晶振動子用素子２が形成される素子形成領域３１〜３４を示している。各素子形成領域はウエハＷの結晶軸であるＸ軸及びＺ’軸に並行する線分により囲まれる矩形領域として設定される。また、実際は水晶振動子用素子２が形成される領域は３１〜３４の４つだけではなく、図中鎖線で囲まれるデバイス形成領域３５全体に亘り各々間隔をおいて設定されており、後述する各処理はこのデバイス形成領域３５全体に対して行われる。
【００２２】
続いて前記ウエハＷから水晶振動子用素子２が形成される工程について図４〜図６を用いて説明する。図４〜図６は、ウエハＷに各処理が行われることにより図３中矢印Ｂ−Ｂ’で示される、水晶振動子用素子形成領域３１の縦断面が変化する様子を示しており、デバイス形成領域３５内の他の素子形成領域についてもこの素子形成領域３１と同様に処理が行われてその縦断面が変化する。図４〜図６中左側、右側が夫々図３で示す＋Ｘ側、−Ｘ側を示している。
【００２３】
先ず図４（ａ）、（ｂ）に示すようにウエハＷの各素子形成領域の水晶層２０の表面をエッチングして凹部４０を形成し、各素子形成領域における水晶層２０の厚さが前記励振部２Ａの厚さになるように調整する。図７（ａ）はこの凹部４０が形成された素子形成領域３１〜３４の表面を示している。凹部４０形成後、ウエハＷの表面、裏面に例えばスパッタにより下層側がＣｒ（クロム）、上層側がＡｕ（金）からなる積層膜である金属膜４１，４２が夫々成膜され、続いて金属膜４１，４２上に夫々レジスト膜４３，４４が成膜される（図４（ｃ））。図示の便宜上、金属膜４１，４２及びこの金属膜４１，４２と同様に形成される積層膜である各金属膜は一層の膜として示す。
【００２４】
レジスト膜４３，４４形成後、素子形成領域内に形成される励振部２Ａ及び各凸部２６〜２９の形状に沿ってこれらレジスト膜４３，４４が露光された後、現像されて、当該レジスト膜４３、４４にマスクパターン４５、４６が形成される（図４（ｄ））。図７（ｂ）はこのマスクパターン４５が形成された素子形成領域３１〜３４の表面を示している。この図では便宜上、残留したレジスト膜４３について斜線を付して示しており、当該斜線部分は断面を示すものではない。なお、後述する図８、図９、図１２（ｂ）、図１８及び図１９の各図についてもウエハＷの表面に形成されたレジスト膜について、図を見やすくするために斜線を付して示しており、これらの斜線部分は断面を示すものではない。この図７（ｂ）に示すように前記励振部２Ａ及び凸部２６、２７の形状に対応するようにレジスト膜４３が残留している。また、各素子形成領域の裏面側でもこの表面側と同様のレイアウトをなすように、つまり、励振部２Ａ及び凸部２８、２９の形状に対応するようにレジスト膜４４が残留している。
【００２５】
続いてレジスト膜４３、４４をマスクとして金属膜４１，４２をエッチングし（図４（ｅ））、水晶層２０の表面及び裏面を金属膜４１，４２をマスクとしてフッ酸を含んだエッチング液を用いてウエットエッチングして、前記励振部２Ａ、周縁部２Ｂをなす段差２Ｃ，２Ｄ及び凸部２６〜２９が形成され（図４（ｆ））、然る後、レジスト膜４３，４４及び金属膜４１，４２が除去される（図５（ａ））。図８（ａ）はこのように金属膜４１，４２が除去されたウエハＷの表面を示しており、このときウエハＷの裏面も表面と同様のレイアウトを有するように構成される。
【００２６】
その後、水晶層２０の表面、裏面に金属膜５１，５２が夫々形成され、さらに金属膜５１，５２上に夫々レジスト膜５３、５４が形成される（図５（ｂ））。レジスト膜５３、５４は各素子形成領域内において水晶片２１の外形に沿って露光された後、現像され、レジスト膜５３，５４にこれら素子形成領域の周に沿ったマスクパターン５５，５６が形成される（図５（ｃ））。図８（ｂ）はそのマスクパターン５５が形成された素子形成領域３１〜３４の表面を示している。ウエハＷの裏面においてもこのマスクパターン５５と同様のレイアウトでマスクパターン５６が形成されている。このとき後述の貫通溝が形成されたときに水晶片２１をウエハＷに接続して保持する接続部６０を形成するために各素子形成領域の周の一部にはレジスト膜５３，５４が残留している。
【００２７】
その後、レジスト膜５３，５４をマスクとして金属膜５１，５２をエッチングし、さらに金属膜５１，５２をマスクとして水晶層２０をエッチングして（図５（ｄ））、水晶層２０に貫通溝５７を形成し、水晶振動子用素子２を構成する水晶片２１の外形を形成する（図５（ｅ））。
【００２８】
続いて、レジスト膜５３，５４及び金属膜５１，５２を除去し（図６（ａ））、貫通溝５７の側壁にまたがるように水晶層２０の表面及び裏面に励振電極２２、２３及び引き出し電極２４、２５を形成するためのＣｒ及びＡｕからなる積層膜である金属膜６１，６２を形成した後、この金属膜６１、６２を被覆するようにレジスト膜６３，６４を形成する（図６（ｂ））。然る後、所定のパターンに沿ってレジスト膜６３，６４を露光し、現像して、各電極の形状に応じたマスクパターン６５，６６を形成する（図６（ｃ））。図９は図８（ｂ）と同様に素子形成領域３１〜３４の表面において現像後に残留したレジスト膜６３を斜線で示しており、ウエハＷの裏面にはこのマスクパターン６５と同様のレイアウトをなすマスクパターン６６が形成されている。
【００２９】
マスクパターン６５、６６に沿って金属膜６１，６２をエッチングして水晶片２１に電極２２〜２５を形成し（図６（ｄ））、レジスト膜６３，６４を除去した後（図６（ｅ））、前記接続部６０から水晶片２１を折りとり、水晶振動子用素子２を製造する（図６（ｆ））。
【００３０】
続いて製造された水晶振動子用素子２を例えば角形のパッケージ７に搭載し、水晶振動子７Ａを製造する手順について図１０を参照しながら説明する。図中７１は水晶片支持部材であるパッケージ７の基板をなすベースであり、ベース７１と当該ベース７１の周縁部に沿って設けられた側壁部７２とにより水晶振動子用素子２を収容する空間７３が構成される。図１１（ａ）に示すようにベース７１表面には、水晶振動子用素子２の引き出し電極２４、２５に接続される電極７４、７５が設けられている。電極７４，７５はベース７１の下面に設けられた電極７６，７７に当該ベース７１に形成された導電路を介して夫々電気的に接続されており、電極７６，７７はこの水晶振動子用素子２が搭載されて組み立てられる水晶発振器などの電子部品に電気的に接続される。図中７８は電極７６，７７の高さに応じて形成された高さ調節部材である。
【００３１】
電極７４，７５に導電性接着材７０が塗布され、図１０（ｂ）及び図１１（ｂ）に示すように水晶振動子用素子２の裏面側に設けられた引き出し電極２４，２５が接着され、水晶振動子用素子２がベース７１に固着される。図１１（ｃ）はこのようにベース７１に固着されたときの水晶振動子用素子２の裏面を示しており、この図に示すように凸部２８，２９により接着材７０の流れは規制され、引き出し電極２４，２５間及び引き出し電極２４と励振電極２３との間に夫々接着剤７０が流れ出してこれらの電極間で短絡することが抑えられる。このように水晶振動子用素子２がパッケージ７に収容されると、側壁部７２の上部に蓋部７９が設けられて収容空間７３が密閉され、水晶振動子７Ａが製造される（図１０（ｃ））。なお、水晶振動子用素子２の裏面側の引き出し電極に代わって、表面側の引き出し電極２４，２５を接着材７０を介して電極７４，７５に接続する際は、裏面側の引き出し電極を電極７４，７５に固着する場合と同様に、凸部２６、２７が接着材７０の広がりを規制し、電極間の短絡を防止する。
【００３２】
この水晶振動子用素子２によれば、その特性を向上させるために周縁部の高さが中央部である励振部の高さよりも低くなるようにウエットエッチングを行う際に引き出し電極２４，２５の周囲に沿った凸部２６〜２９を形成している。そして引き出し電極２４、２５をパッケージ７の電極７４，７５に導電性接着材７０を介して接着する際に、凸部２６〜２９により接着材７０の広がりが規制されるので、接着材７０により電極同士が短絡されることが抑えられ、従って水晶振動子用素子２とパッケージ７の電極７４，７５との正常な電気的接続が確保される。また前記段差２Ｃ，２Ｄと同時に凸部２６〜２９を形成しているので、このような段差と接着材の短絡防止用の部材とを夫々個別に形成する場合に比べて製造工程の手間を簡素化することができる。
【００３３】
続いて第１の実施形態の水晶振動子用素子の変形例を示す。図１２（ａ）、（ｂ）は水晶振動子用素子３の表面、裏面を夫々示しており、図１２（ｃ）、（ｄ）は図１２（ａ）及び（ｂ）のＣ−Ｃ’矢視断面、Ｄ−Ｄ’矢視断面を夫々示している。この水晶振動子用素子３は、その周縁部２Ｂにおいて引き出し電極２４，２５が形成されていない２つの角部の表面及び裏面に、水晶片２１と一体的に凸部である重量調整部２Ｅが形成されている。各重量調整部２Ｅは、水晶片２１の面内における重量分布を制御して発振を安定させるために形成されており、上記の実施形態では水晶片２１の２つの角部に凸部２６〜２９が設けられ、これらの凸部２６〜２９の重量のために水晶片２１の面内の重量分布が偏り、振動が影響されることを抑えるために、この重量調整部２Ｅを設けることが有効である。
【００３４】
水晶片２１に重量調整部２Ｅを形成する場合の製造方法について説明すると、第１の実施形態において、レジスト膜４３，４４をこの重量調整部２Ｅの形状に応じて露光して、マスクパターンを形成する。具体的に図４（ｄ）、図７（ｂ）に示す代わりに夫々図１２(ａ)、図１２（ｂ）に示すようにマスクパターン４５、４６を形成し、そして金属膜４２，４３、さらに水晶層２０をエッチングして凸部２６〜２９を形成すると共にこの重量調整部２Ｅを形成し、その後は第１の実施形態と同様に一連の処理を行う。なお、重量調整部２Ｅは水晶片２１の表面、裏面のいずれか一方のみに形成されていてもよい。
【００３５】
以上説明した実施形態では、水晶片２１の表面及び裏面に凸部２７〜２９が設けられているが、水晶片２１において、導電性接着材７０により固着される側の面のみにこれらの短絡防止用の凸部が設けられていてもよい。また凸部２７〜２９の形状としては上記の例に限られず、例えば各引き出し電極２４，２５から離れて形成されていてもよい。
【００３６】
（第２の実施形態）
第２の実施形態の水晶振動子用素子８について説明する。図１４（ａ）、（ｂ）は水晶振動子用素子８の表面、裏面を夫々示しており、図１４（ｃ）は水晶振動子用素子８のＥ−Ｅ’矢視断面を示している。水晶振動子用素子８において水晶振動子用素子２に対応する各部には、水晶振動子用素子２に用いた符号と同じ符号を付して示している。水晶振動子用素子８における水晶振動子用素子２との差異点を説明すると、その周縁部２Ｂに凸部２６〜２９が設けられておらず、また図１４（ｃ）に示すように励振部２Ａの表面に比べて周縁部２Ｂの表面及び水晶片２１の側壁の表面の荒れが大きくなっている。そして、この周縁部２Ｂ及び側壁の各表面の荒れに対応して、励振部２Ａに形成された励振電極２２，２３の表面に比べて引き出し電極２４，２５の表面の荒れが大きくなっている。励振部２Ａの表面の荒さは例えばＲａ０．１μｍ〜２０μｍであり、周縁部２Ｂの表面の荒さはそれよりも大きく、例えばＲａ２０μｍ以上である。
【００３７】
続いて図３のウエハＷから水晶振動子用素子８が形成される工程について図１５〜図１７を用いて説明する。図１５〜図１７は、図４〜図６と同様にウエハＷに各処理が行われることにより図１中矢印Ｂ−Ｂ’で示される、素子形成領域３１の縦断面が変化する様子を示しており、他の素子形成領域についてもこの形成領域３１と同様に処理が行われてその縦断面が変化する。
【００３８】
先ず第１の実施形態と同様にウエハＷの各素子形成領域の水晶層２０の表面を第１のエッチング液により、ウエットエッチングして凹部４０を形成し、各素子形成領域における水晶層２０を前記励振部２Ａの厚さに調整する（図１５（ａ）、（ｂ））。この第１のエッチング液としてはエッチングされた水晶層２０の表面の荒れが抑えられるように例えば５０℃以上のフッ酸を含む溶液が用いられる。凹部４０形成後、ウエハＷの表面、裏面に例えばスパッタによりＣｒ（クロム）及びＡｕ（金）からなる金属膜８１，８２が夫々成膜され、続いて金属膜８１，８２上に夫々レジスト膜８３，８４が成膜される（図１５（ｃ））。なお、第１の実施形態の各エッチング処理で用いたエッチング液としては例えばこの第１のエッチング液が用いられる。
【００３９】
然る後、所定のパターンに沿ってレジスト膜８３，８４が露光された後、現像されて、これらレジスト膜８３、８４にマスクパターン８５、８６が形成される（図１５（ｄ））。図１８（ａ）はこのマスクパターン８５が形成された素子形成領域３１〜３４の表面を示しており、また、各素子形成領域の裏面側もこの表面側と同様のレイアウトをなすように、つまり励振部２Ａの形状に対応するようにレジスト膜８４が残留している。
【００４０】
続いてレジスト膜８３、８４をマスクとして金属膜８１，８２をエッチングし（図１５（ｅ））、さらに水晶層２０の表面及び裏面を、金属膜８１，８２をマスクとしてフッ酸を含んだ第２のエッチング液によりウエットエッチングする。この第２のエッチング液としては、エッチングされた水晶層２０の表面が、マスクされた水晶層２０の表面よりも荒れるように、例えば２５℃以下のフッ酸を含む溶液を用いる。この例では第１のエッチング液と第２のエッチング液とは温度が異なる他は同じ組成を有する。このウエットエッチングによって水晶片２１に励振部２Ａ及び周縁部２Ｂを形成され、周縁部２Ｂの表面が励振部２Ａの表面よりも荒れが大きくなる（図１６（ａ））。
【００４１】
然る後、レジスト膜８３，８４及び金属膜８１，８２が除去され（図１６（ｂ））。然る後、水晶層２０の表面、裏面にスパッタあるいは蒸着によって金属膜９１，９２が夫々形成される。これら金属膜９１，９２において前記周縁部２Ｂに掛かる部分は励振部２Ａに掛かる部分に比べて周縁部２Ｂの表面の荒れの影響を受けることにより、その表面の荒れが大きくなるように形成される。さらに金属膜９１，９２上に夫々レジスト膜９３，９４が形成され（図１６（ｃ））、レジスト膜９３、９４は各素子形成領域内において水晶片２１の外形に沿って露光された後、現像され、レジスト膜９３，９４にこれら素子形成領域の周に沿ったマスクパターン９５，９６が形成される（図１６（ｄ））。図１８（ｂ）はそのマスクパターン９５が形成されたときの素子形成領域３１〜３４の表面を示しており、また素子形成領域３１〜３４の裏面はマスクパターン９５と同様のレイアウトを有するマスクパターン９６が形成されている。
【００４２】
その後、レジスト膜９３，９４をマスクとして金属膜９１，９２をエッチングし（図１６（ｅ））、さらに金属膜９１，９２をマスクとして水晶層２０を例えば前記第２のエッチング液でエッチングして水晶層２０に貫通溝９７を形成し、水晶振動子用素子２を構成する水晶片２１の外形を形成する（図１７（ａ））。第２のエッチング液を用いることで、この貫通孔９７の側壁、つまり水晶片２１の側壁は周縁部２Ｂの表面と同様に励振部２Ａの表面に比べて荒れが大きく形成される。
【００４３】
続いて、レジスト膜９３，９４及び金属膜９１，９２を除去し（図１７（ｂ））、貫通溝５７の側壁にまたがるように水晶層２０の表面及び裏面に励振電極２２、２３及び引き出し電極２４、２５を形成するための例えばＣｒ及びＡｕからなる積層膜である金属膜１０１，１０２をスパッタあるいは蒸着により形成する。これら金属膜１０１，１０２において水晶片２１の側壁及び前記周縁部２Ｂに掛かる部分は励振部２Ａに掛かる部分に比べて水晶片２１の表面の荒れに対応して、その表面の荒れが大きくなるように形成される。
【００４４】
続いて、この金属膜１０１、１０２を被覆するようにレジスト膜１０３，１０４を形成する（図１７（ｃ））。然る後、所定のパターンに沿ってレジスト膜１０３，１０４を露光、現像して、各電極の形状に応じたマスクパターン１０５，１０６を形成する（図１７（ｄ））。図１９は水晶振動子用素子形成領域３１〜３４の表面のマスクパターン１０５を示しており、形成領域の裏面にはこのマスクパターン１０５と同様のレイアウトをなすマスクパターン１０６が形成されている。
【００４５】
マスクパターン１０５、１０６に沿って金属膜１０１，１０２をエッチングして水晶片２１に電極２２〜２５を形成し（図１７（ｅ））、レジスト膜１０３，１０４を除去した後（図１７（ｆ））、水晶片２１とウエハＷとを接続する接続部６０から水晶片２１を折りとり、水晶振動子用素子８を製造する。
【００４６】
製造された水晶振動子用素子８は、水晶振動子用素子２と同様に引き出し電極２４，２５が導電性接着剤７０を介してパッケージ７の電極７４，７５に夫々固着されて、水晶振動子７Ａが形成される。図２０に示すように引き出し電極２４，２５の表面の荒れが大きいので荒れが少ない場合に比べて導電性接着材７０との接触面積が大きくなり、これら電極７４，７５と引き出し電極２４，２５との間の電気的抵抗が大きくなることが抑えられる。
【００４７】
この第２の実施形態の水晶振動子用素子８によれば、励振電極２２，２３に対して引き出し電極２４，２５の荒れが大きく形成されているので、これら引き出し電極２４，２５に夫々塗布された導電性接着材７０が各電極の外側の領域へと流れ出すことが抑えられる。従って、導電性接着材７０により引き出し電極２４，２５同士が短絡されることが抑えられる。
【００４８】
ところで上記のように水晶振動子用素子が小型化すると、それに応じて引き出し電極２４，２５が小さくなり、この引き出し電極２４，２５と導電性接着材７０との接触面積も小さくなる傾向にある。そのように接触面積が小さくなると、ベースの電極から各引き出し電極に至るまでの電気抵抗が上昇し、その結果として水晶振動子用素子としての特性（ＣＩ値）が劣化してしまう恐れがあるが、このように引き出し電極２４，２５の荒れが大きいと、荒れが少ない場合に比べて導電性接着材との接触面積が大きくなる。その結果として前記引き出し電極２４，２５とパッケージ７の電極７４，７５との正常な導電性が確保され、電気抵抗の上昇が抑えられる。それによって水晶振動子素子の特性の劣化が抑えられるという効果もある。
【００４９】
上記の第２の実施形態では水晶片２１の側壁も周縁部２Ｂと同様に荒れが大きくなるようにエッチングして形成しているので、図２０に示すように引き出し電極２４、２５の当該側壁を引き回されている部分も荒れが大きく形成されているので、水晶振動子用素子８の裏面から側面に回り込んだ導電性接着材７０に対しても接触面積を大きくとることができるので好ましい。上記の製造工程において、貫通溝９７は、水晶片２１に段差２Ｃ，２Ｄを形成する前に形成してもよく、また、ウエハＷを予め励振部２Ａの厚さに切断しておき、段差を形成することで、図４（ａ）（ｂ）及び図１５（ａ）（ｂ）に示した第１のエッチング液による水晶層２０の厚さの調整は行わなくてもよい。
【００５０】
上記の例では第１のエッチング液と第２のエッチング液とで互いに温度の違うフッ酸を含む溶液を用いて、水晶の表面の荒れを制御しているが、温度が異なる代わりに互いに異なる組成を有するエッチング液を用いることにより、励振部２Ａの表面の荒れと周縁部２Ｂの表面の荒れとが異なるように制御してもよい。また、この第２の実施形態を第１の実施の形態に適用し、第１の実施形態の製造工程において、第２のエッチング液を用いてマスクパターン４５，４６に沿ってエッチングを行って水晶片２１に段差を形成するにあたり、周縁部２Ｂの表面が荒れるようにしてもよく、また貫通溝５７を形成する際に第２のエッチング液を用いて水晶片２１の側壁が荒れるようにしてもよい。
【００５１】
上記の各実施形態としては、水晶片２１としては振動特性及び温度特性に優れることから上記のようにＡＴカットされたものが好ましく用いられるが、本発明で用いられる水晶はＡＴカットに限られるものではない。また水晶片２１の形状として矩形に限られず、円形であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る水晶振動子用素子の構成図である。
【図２】前記水晶振動子用素子の側面図である。
【図３】前記水晶振動子用素子が形成されるウエハＷの表面図である。
【図４】前記ウエハから水晶振動子用素子を製造する工程図である。
【図５】前記ウエハから水晶振動子用素子を製造する工程図である。
【図６】前記ウエハから水晶振動子用素子を製造する工程図である。
【図７】前記ウエハに設けられた水晶振動子用素子形成領域の表面図である。
【図８】前記ウエハに設けられた水晶振動子用素子形成領域の表面図である。
【図９】前記ウエハに設けられた水晶振動子用素子形成領域の表面図である。
【図１０】水晶振動子用素子をパッケージに搭載して水晶振動子用素子を製造する工程図である。
【図１１】前記パッケージにおける導電性接着材の様子を示した説明図である。
【図１２】第１の水晶振動子用素子の変形例を示した構成図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係る水晶振動子用素子の構成図である。
【図１４】前記ウエハから水晶振動子用素子を製造する工程図である。
【図１５】前記ウエハから水晶振動子用素子を製造する工程図である。
【図１６】前記ウエハから水晶振動子用素子を製造する工程図である。
【図１７】前記ウエハに設けられた水晶振動子用素子形成領域の表面図である。
【図１８】前記ウエハに設けられた水晶振動子用素子形成領域の表面図である。
【図１９】前記水晶振動子用素子を搭載するパッケージの縦断側面図である。
【図２０】従来の水晶振動子用素子の構成図である。
【図２１】前記水晶振動子用素子の電極を短絡する導電性接着剤を示した説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
Ｗ ウエハ
２Ａ 励振部
２Ｂ 周縁部
２，８ 水晶振動子用素子
２１ 水晶片
２２，２３ 励振電極
２４，２５ 引き出し電極
２６〜２９ 凸部
３１〜３４ 水晶振動子用素子形成領域
７ パッケージ
７０ 導電性接着材
７１ ベース
７４〜７７ 電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は水晶振動子用素子、その水晶振動子用素子を含んだ水晶振動子及びその水晶振動子を含んだ電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶振動子用素子は例えば、水晶片（水晶ブランク）と、その水晶片の表面及び裏面に各々設けられた対となる励振用の電極（励振電極）とを有し、前記励振電極に電圧を印加すると、水晶の圧電逆効果によって結晶振動が励起される特性を利用する素子である。水晶振動子素子は、例えばそれを保護するためのパッケージに収容されて水晶振動子として製造され、その水晶振動子は周波数や時間の基準源として発振器等の電子部品に広く用いられている。
【０００３】
前記水晶片の表面及び裏面において周縁部領域は、中央部領域に対して低く、段差を有するように形成される場合があり、その場合当該中央部領域を励振部として、その励振部に前記励振電極が形成される場合がある。このように水晶片を構成することは、振動エネルギーを励振部に閉じ込め、良好なクリスタルインピーダンス（ＣＩ）値を得ることを目的としている。
【０００４】
図２１（ａ）、図２１（ｂ）はそのように段差が形成された水晶振動子用素子１の表面、縦断面を夫々示している。図中１１は水晶片、１２は励振部、１３は周縁部（ベベル部）、１４は励振電極である。１５は引き出し電極であり、励振部１２から周縁部１３へと引き出され、さらに水晶片１１の側面を介して裏面へと引き回されるように形成されている。図中１６は水晶片１１の裏面に形成された励振電極、１７はその裏面から表面へと引き出されるように形成された引き出し電極であり、この水晶振動子用素子１の裏面は、表面と同様のレイアウトを有するようにこれら励振電極１６、引き出し電極１７が設けられている。
【０００５】
このように水晶片１１に段差を形成する工程及び水晶片１１の外形を形成する工程は、水晶ウエハに対してフォトリソグラフィを行い、エッチングマスクを形成して、そのエッチングマスクに沿ってウエットエッチングを行うことで実施される。そして、上記の水晶振動子用素子１は前記水晶振動子として製造されるにあたり、前記パッケージのベース（基板）に前記引き出し電極１５、１７に夫々対応して形成された電極とその引き出し電極１５，１７とが導電性接着材１８を介して夫々接着される。
【０００６】
ところで、水晶振動子が搭載される上述の各電子部品の小型化に伴い、水晶振動子の小型化が進み、それに従って水晶振動子用素子の小型化も進んでいる。しかし、上記の水晶振動子用素子１の小型化が進むと、引き出し電極１５，１７と励振電極１４，１６との間の距離や、これら引き出し電極１５，１７間の距離が小さくなる。その結果として、前記ベースの電極と引き出し電極とを接着する際に図２２に示すように引き出し電極１５，１７からその外側へと導電性接着剤１８が流れこんで、励振電極１４（１６）と引き出し電極１７（１５）とに導電性接着材１８が掛かったり、引き出し電極１５と引き出し電極１７とに導電性接着材１８が掛かることによってこれらの電極間が短絡されてしまい、製造される水晶振動子が不良となってしまうおそれがある。
【０００７】
導電性接着材１８の塗布量を小さくすることも考えられるがそれには限界があるし、また例えば流動性の低い導電性接着材を用いることも考えられるが、組み立て後の水晶振動子の特性を確保するために、使用できる接着材の種類には制限があるので、そのような接着材の選択では対処できない恐れがある。
【０００８】
特許文献１には、引き出し電極の周囲に凸部が設けられた音叉型水晶振動子用素子について記載されているが、平板状の水晶片で且つ中央部と周縁部とで厚さが異なるものに適用することは記載されていない。また、特許文献２には水晶片の引き出し電極が形成される部分に溝部を形成することが記載されているが、これについても平板状の水晶片で且つ中央部と周縁部とで厚さが異なるものに適用することは記載されていない。
【特許文献１】特開２００３−１５２４９９（段落００３８、段落００３９及び図１０）
【特許文献２】特開２００７−９６９０１（図２及び図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、その中央部に比べてその周縁部の厚さが小さくなるように段差が形成された水晶片と、この水晶片を励振させるための励振電極と、励振電極に電気的に接続された引き出し電極と、を備えた水晶振動子用素子において、導電性接着材を介して前記引き出し電極を水晶片支持部材の電極に固着するにあたり、接着材の引き出し電極からの流れを抑えて、前記水晶片支持部材の電極と、引き出し電極との正常な導電性を確保することができる水晶振動子用素子を提供することであり、またその水晶振動子素子を含んだ水晶振動子及び電子部品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の水晶振動子素子は、中央部の厚さが周縁部の厚さよりも大きくなるように、その一面及び他面にその周方向に段差が形成された水晶片と、
その水晶片の中央部の一面及び他面に各々設けられた当該中央部を励振させるための励振電極と、
各励振電極から前記水晶片の一面側の周縁部に引き出されるように形成され、導電性接着材を介して水晶片支持部材の電極に固着される引き出し電極と、
前記周縁部にて水晶片の一面側に設けられた励振電極と、前記水晶片の他面側の励振電極から前記一面側に引き出された引き出し電極との間に設けられ、前記引き出し電極に塗布された導電性接着材が前記励振電極に流れることを防ぐための前記水晶片と一体的に形成された短絡防止用凸部と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
前記短絡防止用凸部は、前記励振電極と引き出し電極との間に設けられる代わりに、各引き出し電極に塗布された前記導電性接着剤が互いに接触することを防ぐために前記周縁部の各引き出し電極間に設けられてもよく、例えば前記水晶片は矩形であり、引き出し電極は各々水晶片の隣り合う角部に形成され、前記短絡防止用凸部は、その角部に各引き出し電極の外形に沿って設けられる。また、前記水晶片の周縁部において、前記各引き出し電極が形成された角部と隣り合う各角部に水晶片の面内の重量分布を調整するために、当該水晶片と一体的に形成された重量調整用の凸部が設けられていてもよい。
【００１２】
他の発明によれば、中央部の厚さが周縁部の厚さよりも大きくなるように、その一面及び他面にその周方向に段差が形成された水晶片と、
その水晶片の中央部の一面及び他面に各々設けられた当該中央部を励振させるための励振電極と、
各励振電極から前記水晶片の一面側の周縁部に引き出されるように形成された、導電性接着材を介して水晶片支持部材の電極に固着される引き出し電極と、
を備え、
前記引き出し電極及び励振電極はスパッタまたは蒸着により形成され、その引き出し電極の表面を荒らすために、前記一面側の周縁部における表面が当該一面側の前記中央部の表面よりも荒れていることを特徴とする。
【００１３】
前記引き出し電極は水晶片の側壁を介して引き出され、その側壁に掛かる引き出し電極の表面を荒らすために、当該側壁の表面が一面側の励振電極の表面よりも荒れていてもよい。
【００１４】
本発明の水晶振動子は上述の水晶振動子素子を含んだことを特徴とし、本発明の電子部品はその水晶振動子を含んだことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、水晶片の周縁部の一面側において、その一面側に設けられた励振電極と、前記水晶片の他面側の励振電極から当該一面側に引き出された引き出し電極との間に水晶片と一体的に形成された短絡防止用凸部が設けられている。従って、前記引き出し電極に塗布された導電性接着材が前記励振電極に流れることが抑えられ、この水晶振動子素子が設置される部材の電極と、前記引き出し電極との正常な導電性が損なわれることが抑えられる。
また、他の発明によれば、前記水晶片の一面側の前記周縁部における表面が一面側の前記中央部の表面よりもその荒く形成され、そして水晶片の表面に引き出し電極及び励振電極をスパッタまたは蒸着により形成している。従って水晶片の荒さが引き出し電極の表面に転写され、引き出し電極の表面の荒れを大きくすることができる。結果として、接着材が引き出し電極から励振電極に流れ出したり、引き出し電極間で導電性接着材による短絡が起きることが抑えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（第１の実施の形態）
先ず後述の製造方法により製造される第１の実施の形態に係る水晶振動子用素子２の構成について説明する。図１（ａ）、（ｂ）は後述の製造方法により製造される水晶振動子用素子２の表面、裏面を夫々示しており、これらの図に示すように水晶振動子用素子２の表面、裏面は互いに同様のレイアウトを備えるように構成されている。水晶振動子用素子２は例えばＡＴカットされた矩形状の水晶片２１により構成されており、水晶片２１の一辺の長さは例えば０．３ｍｍ〜３．０ｍｍである。
【００１７】
水晶片２１の表面及び裏面には周方向に夫々段差２Ｃ、２Ｄが形成されており、その段差２Ｃ，２Ｄによりその周縁部（ベベル部）２Ｂに対して矩形状に厚さが大きい中央部が形成されている。つまり、水晶片２１は中央部に対して周縁部が薄くなるような加工、いわゆるベベル加工が施されている。前記水晶片２１の中央部の表面、裏面には前記中央部を励振させるための例えば矩形状の励振電極２２，２３が夫々形成されており、この中央部は励振部２Ａとして構成されている。
【００１８】
このように周縁部２Ｂの高さが励振部２Ａの高さよりも低くなるように構成することで、背景技術の欄でも説明したように振動エネルギーを励振部２Ａに閉じ込め、良好な特性（ＣＩ値）を得ることを目的としている。励振部２Ａの厚さは所望の共振周波数に応じて決定される。
【００１９】
図中２４，２５は引き出し電極であり、水晶片２１の表面及び裏面において励振電極２２，２３と夫々一体的に形成されている。引き出し電極２４（２５）は励振電極２２（２３）から夫々当該水晶片２１の外方に展伸され、水晶片２１の側面を介して水晶片２２の裏面（表面）に跨るように形成されている。また、引き出し電極２４（２５）は引き出された方向に対して直交する方向に拡幅され、水晶片２１の表面及び裏面において、当該水晶片２１の角部に掛かるように形成されている。
【００２０】
そして、水晶片２１の周縁部２Ｂの表面及び裏面においては、夫々拡幅された引き出し電極２４，２５の周囲にその外形に沿って水晶片２１と一体的に凸部２６，２７，２８，２９が形成されている。一体的に形成とは、水晶片同士を貼り合わせて形成されたものではなく、一つの水晶片から削り出されて形成されていることをいう。これらの凸部２６〜２９は導電性接着剤による電極間の短絡を防止する役割を果たす。図１（ｃ）は図１（ａ）、（ｂ）におけるＡ−Ａ’矢視断面図であり、また図２は水晶振動子用素子２を引き出し電極２４、２５側から向かって見た図である。これらの図に示すように凸部２６〜２９の頂部の高さ位置は周縁部２Ｂに形成された引き出し電極２４、２５表面の高さ位置よりも高く、励振部２Ａの水晶片２１と同じ高さに形成されている。
【００２１】
続いてＡＴカットされた水晶により構成される基板であるウエハＷから、上述の水晶振動子用素子２を形成する工程について説明する。図３はウエハＷの表面を示しており、図中点線で囲まれる領域は水晶振動子用素子２が形成される素子形成領域３１〜３４を示している。各素子形成領域はウエハＷの結晶軸であるＸ軸及びＺ’軸に並行する線分により囲まれる矩形領域として設定される。また、実際は水晶振動子用素子２が形成される領域は３１〜３４の４つだけではなく、図中鎖線で囲まれるデバイス形成領域３５全体に亘り各々間隔をおいて設定されており、後述する各処理はこのデバイス形成領域３５全体に対して行われる。
【００２２】
続いて前記ウエハＷから水晶振動子用素子２が形成される工程について図４〜図６を用いて説明する。図４〜図６は、ウエハＷに各処理が行われることにより図３中矢印Ｂ−Ｂ’で示される、水晶振動子用素子形成領域３１の縦断面が変化する様子を示しており、デバイス形成領域３５内の他の素子形成領域についてもこの素子形成領域３１と同様に処理が行われてその縦断面が変化する。図４〜図６中左側、右側が夫々図３で示す＋Ｘ側、−Ｘ側を示している。
【００２３】
先ず図４（ａ）、（ｂ）に示すようにウエハＷの各素子形成領域の水晶層２０の表面をエッチングして凹部４０を形成し、各素子形成領域における水晶層２０の厚さが前記励振部２Ａの厚さになるように調整する。図７（ａ）はこの凹部４０が形成された素子形成領域３１〜３４の表面を示している。凹部４０形成後、ウエハＷの表面、裏面に例えばスパッタにより下層側がＣｒ（クロム）、上層側がＡｕ（金）からなる積層膜である金属膜４１，４２が夫々成膜され、続いて金属膜４１，４２上に夫々レジスト膜４３，４４が成膜される（図４（ｃ））。図示の便宜上、金属膜４１，４２及びこの金属膜４１，４２と同様に形成される積層膜である各金属膜は一層の膜として示す。
【００２４】
レジスト膜４３，４４形成後、素子形成領域内に形成される励振部２Ａ及び各凸部２６〜２９の形状に沿ってこれらレジスト膜４３，４４が露光された後、現像されて、当該レジスト膜４３、４４にマスクパターン４５、４６が形成される（図４（ｄ））。図７（ｂ）はこのマスクパターン４５が形成された素子形成領域３１〜３４の表面を示している。この図では便宜上、残留したレジスト膜４３について斜線を付して示しており、当該斜線部分は断面を示すものではない。なお、後述する図８、図９、図１２（ｂ）、図１８及び図１９の各図についてもウエハＷの表面に形成されたレジスト膜について、図を見やすくするために斜線を付して示しており、これらの斜線部分は断面を示すものではない。この図７（ｂ）に示すように前記励振部２Ａ及び凸部２６、２７の形状に対応するようにレジスト膜４３が残留している。また、各素子形成領域の裏面側でもこの表面側と同様のレイアウトをなすように、つまり、励振部２Ａ及び凸部２８、２９の形状に対応するようにレジスト膜４４が残留している。
【００２５】
続いてレジスト膜４３、４４をマスクとして金属膜４１，４２をエッチングし（図４（ｅ））、水晶層２０の表面及び裏面を金属膜４１，４２をマスクとしてフッ酸を含んだエッチング液を用いてウエットエッチングして、前記励振部２Ａ、周縁部２Ｂをなす段差２Ｃ，２Ｄ及び凸部２６〜２９が形成され（図４（ｆ））、然る後、レジスト膜４３，４４及び金属膜４１，４２が除去される（図５（ａ））。図８（ａ）はこのように金属膜４１，４２が除去されたウエハＷの表面を示しており、このときウエハＷの裏面も表面と同様のレイアウトを有するように構成される。
【００２６】
その後、水晶層２０の表面、裏面に金属膜５１，５２が夫々形成され、さらに金属膜５１，５２上に夫々レジスト膜５３、５４が形成される（図５（ｂ））。レジスト膜５３、５４は各素子形成領域内において水晶片２１の外形に沿って露光された後、現像され、レジスト膜５３，５４にこれら素子形成領域の周に沿ったマスクパターン５５，５６が形成される（図５（ｃ））。図８（ｂ）はそのマスクパターン５５が形成された素子形成領域３１〜３４の表面を示している。ウエハＷの裏面においてもこのマスクパターン５５と同様のレイアウトでマスクパターン５６が形成されている。このとき後述の貫通溝が形成されたときに水晶片２１をウエハＷに接続して保持する接続部６０を形成するために各素子形成領域の周の一部にはレジスト膜５３，５４が残留している。
【００２７】
その後、レジスト膜５３，５４をマスクとして金属膜５１，５２をエッチングし、さらに金属膜５１，５２をマスクとして水晶層２０をエッチングして（図５（ｄ））、水晶層２０に貫通溝５７を形成し、水晶振動子用素子２を構成する水晶片２１の外形を形成する（図５（ｅ））。
【００２８】
続いて、レジスト膜５３，５４及び金属膜５１，５２を除去し（図６（ａ））、貫通溝５７の側壁にまたがるように水晶層２０の表面及び裏面に励振電極２２、２３及び引き出し電極２４、２５を形成するためのＣｒ及びＡｕからなる積層膜である金属膜６１，６２を形成した後、この金属膜６１、６２を被覆するようにレジスト膜６３，６４を形成する（図６（ｂ））。然る後、所定のパターンに沿ってレジスト膜６３，６４を露光し、現像して、各電極の形状に応じたマスクパターン６５，６６を形成する（図６（ｃ））。図９は図８（ｂ）と同様に素子形成領域３１〜３４の表面において現像後に残留したレジスト膜６３を斜線で示しており、ウエハＷの裏面にはこのマスクパターン６５と同様のレイアウトをなすマスクパターン６６が形成されている。
【００２９】
マスクパターン６５、６６に沿って金属膜６１，６２をエッチングして水晶片２１に電極２２〜２５を形成し（図６（ｄ））、レジスト膜６３，６４を除去した後（図６（ｅ））、前記接続部６０から水晶片２１を折りとり、水晶振動子用素子２を製造する（図６（ｆ））。
【００３０】
続いて製造された水晶振動子用素子２を例えば角形のパッケージ７に搭載し、水晶振動子７Ａを製造する手順について図１０を参照しながら説明する。図中７１は水晶片支持部材であるパッケージ７の基板をなすベースであり、ベース７１と当該ベース７１の周縁部に沿って設けられた側壁部７２とにより水晶振動子用素子２を収容する空間７３が構成される。図１１（ａ）に示すようにベース７１表面には、水晶振動子用素子２の引き出し電極２４、２５に接続される電極７４、７５が設けられている。電極７４，７５はベース７１の下面に設けられた電極７６，７７に当該ベース７１に形成された導電路を介して夫々電気的に接続されており、電極７６，７７はこの水晶振動子用素子２が搭載されて組み立てられる水晶発振器などの電子部品に電気的に接続される。図中７８は電極７６，７７の高さに応じて形成された高さ調節部材である。
【００３１】
電極７４，７５に導電性接着材７０が塗布され、図１０（ｂ）及び図１１（ｂ）に示すように水晶振動子用素子２の裏面側に設けられた引き出し電極２４，２５が接着され、水晶振動子用素子２がベース７１に固着される。図１１（ｃ）はこのようにベース７１に固着されたときの水晶振動子用素子２の裏面を示しており、この図に示すように凸部２８，２９により接着材７０の流れは規制され、引き出し電極２４，２５間及び引き出し電極２４と励振電極２３との間に夫々接着剤７０が流れ出してこれらの電極間で短絡することが抑えられる。このように水晶振動子用素子２がパッケージ７に収容されると、側壁部７２の上部に蓋部７９が設けられて収容空間７３が密閉され、水晶振動子７Ａが製造される（図１０（ｃ））。なお、水晶振動子用素子２の裏面側の引き出し電極に代わって、表面側の引き出し電極２４，２５を接着材７０を介して電極７４，７５に接続する際は、裏面側の引き出し電極を電極７４，７５に固着する場合と同様に、凸部２６、２７が接着材７０の広がりを規制し、電極間の短絡を防止する。
【００３２】
この水晶振動子用素子２によれば、その特性を向上させるために周縁部の高さが中央部である励振部の高さよりも低くなるようにウエットエッチングを行う際に引き出し電極２４，２５の周囲に沿った凸部２６〜２９を形成している。そして引き出し電極２４、２５をパッケージ７の電極７４，７５に導電性接着材７０を介して接着する際に、凸部２６〜２９により接着材７０の広がりが規制されるので、接着材７０により電極同士が短絡されることが抑えられ、従って水晶振動子用素子２とパッケージ７の電極７４，７５との正常な電気的接続が確保される。また前記段差２Ｃ，２Ｄと同時に凸部２６〜２９を形成しているので、このような段差と接着材の短絡防止用の部材とを夫々個別に形成する場合に比べて製造工程の手間を簡素化することができる。
【００３３】
続いて第１の実施形態の水晶振動子用素子の変形例を示す。図１２（ａ）、（ｂ）は水晶振動子用素子３の表面、裏面を夫々示しており、図１２（ｃ）、（ｄ）は図１２（ａ）及び（ｂ）のＣ−Ｃ’矢視断面、Ｄ−Ｄ’矢視断面を夫々示している。この水晶振動子用素子３は、その周縁部２Ｂにおいて引き出し電極２４，２５が形成されていない２つの角部の表面及び裏面に、水晶片２１と一体的に凸部である重量調整部２Ｅが形成されている。各重量調整部２Ｅは、水晶片２１の面内における重量分布を制御して発振を安定させるために形成されており、上記の実施形態では水晶片２１の２つの角部に凸部２６〜２９が設けられ、これらの凸部２６〜２９の重量のために水晶片２１の面内の重量分布が偏り、振動が影響されることを抑えるために、この重量調整部２Ｅを設けることが有効である。
【００３４】
水晶片２１に重量調整部２Ｅを形成する場合の製造方法について説明すると、第１の実施形態において、レジスト膜４３，４４をこの重量調整部２Ｅの形状に応じて露光して、マスクパターンを形成する。具体的に図４（ｄ）、図７（ｂ）に示す代わりに夫々図１２(ａ)、図１２（ｂ）に示すようにマスクパターン４５、４６を形成し、そして金属膜４２，４３、さらに水晶層２０をエッチングして凸部２６〜２９を形成すると共にこの重量調整部２Ｅを形成し、その後は第１の実施形態と同様に一連の処理を行う。なお、重量調整部２Ｅは水晶片２１の表面、裏面のいずれか一方のみに形成されていてもよい。
【００３５】
以上説明した実施形態では、水晶片２１の表面及び裏面に凸部２７〜２９が設けられているが、水晶片２１において、導電性接着材７０により固着される側の面のみにこれらの短絡防止用の凸部が設けられていてもよい。また凸部２７〜２９の形状としては上記の例に限られず、例えば各引き出し電極２４，２５から離れて形成されていてもよい。
【００３６】
（第２の実施形態）
第２の実施形態の水晶振動子用素子８について説明する。図１４（ａ）、（ｂ）は水晶振動子用素子８の表面、裏面を夫々示しており、図１４（ｃ）は水晶振動子用素子８のＥ−Ｅ’矢視断面を示している。水晶振動子用素子８において水晶振動子用素子２に対応する各部には、水晶振動子用素子２に用いた符号と同じ符号を付して示している。水晶振動子用素子８における水晶振動子用素子２との差異点を説明すると、その周縁部２Ｂに凸部２６〜２９が設けられておらず、また図１４（ｃ）に示すように励振部２Ａの表面に比べて周縁部２Ｂの表面及び水晶片２１の側壁の表面の荒れが大きくなっている。そして、この周縁部２Ｂ及び側壁の各表面の荒れに対応して、励振部２Ａに形成された励振電極２２，２３の表面に比べて引き出し電極２４，２５の表面の荒れが大きくなっている。励振部２Ａの表面の荒さは例えばＲａ０．１μｍ〜２０μｍであり、周縁部２Ｂの表面の荒さはそれよりも大きく、例えばＲａ２０μｍ以上である。
【００３７】
続いて図３のウエハＷから水晶振動子用素子８が形成される工程について図１５〜図１７を用いて説明する。図１５〜図１７は、図４〜図６と同様にウエハＷに各処理が行われることにより図１中矢印Ｂ−Ｂ’で示される、素子形成領域３１の縦断面が変化する様子を示しており、他の素子形成領域についてもこの形成領域３１と同様に処理が行われてその縦断面が変化する。
【００３８】
先ず第１の実施形態と同様にウエハＷの各素子形成領域の水晶層２０の表面を第１のエッチング液により、ウエットエッチングして凹部４０を形成し、各素子形成領域における水晶層２０を前記励振部２Ａの厚さに調整する（図１５（ａ）、（ｂ））。この第１のエッチング液としてはエッチングされた水晶層２０の表面の荒れが抑えられるように例えば５０℃以上のフッ酸を含む溶液が用いられる。凹部４０形成後、ウエハＷの表面、裏面に例えばスパッタによりＣｒ（クロム）及びＡｕ（金）からなる金属膜８１，８２が夫々成膜され、続いて金属膜８１，８２上に夫々レジスト膜８３，８４が成膜される（図１５（ｃ））。なお、第１の実施形態の各エッチング処理で用いたエッチング液としては例えばこの第１のエッチング液が用いられる。
【００３９】
然る後、所定のパターンに沿ってレジスト膜８３，８４が露光された後、現像されて、これらレジスト膜８３、８４にマスクパターン８５、８６が形成される（図１５（ｄ））。図１８（ａ）はこのマスクパターン８５が形成された素子形成領域３１〜３４の表面を示しており、また、各素子形成領域の裏面側もこの表面側と同様のレイアウトをなすように、つまり励振部２Ａの形状に対応するようにレジスト膜８４が残留している。
【００４０】
続いてレジスト膜８３、８４をマスクとして金属膜８１，８２をエッチングし（図１５（ｅ））、さらに水晶層２０の表面及び裏面を、金属膜８１，８２をマスクとしてフッ酸を含んだ第２のエッチング液によりウエットエッチングする。この第２のエッチング液としては、エッチングされた水晶層２０の表面が、マスクされた水晶層２０の表面よりも荒れるように、例えば２５℃以下のフッ酸を含む溶液を用いる。この例では第１のエッチング液と第２のエッチング液とは温度が異なる他は同じ組成を有する。このウエットエッチングによって水晶片２１に励振部２Ａ及び周縁部２Ｂを形成され、周縁部２Ｂの表面が励振部２Ａの表面よりも荒れが大きくなる（図１６（ａ））。
【００４１】
然る後、レジスト膜８３，８４及び金属膜８１，８２が除去され（図１６（ｂ））。然る後、水晶層２０の表面、裏面にスパッタあるいは蒸着によって金属膜９１，９２が夫々形成される。これら金属膜９１，９２において前記周縁部２Ｂに掛かる部分は励振部２Ａに掛かる部分に比べて周縁部２Ｂの表面の荒れの影響を受けることにより、その表面の荒れが大きくなるように形成される。さらに金属膜９１，９２上に夫々レジスト膜９３，９４が形成され（図１６（ｃ））、レジスト膜９３、９４は各素子形成領域内において水晶片２１の外形に沿って露光された後、現像され、レジスト膜９３，９４にこれら素子形成領域の周に沿ったマスクパターン９５，９６が形成される（図１６（ｄ））。図１８（ｂ）はそのマスクパターン９５が形成されたときの素子形成領域３１〜３４の表面を示しており、また素子形成領域３１〜３４の裏面はマスクパターン９５と同様のレイアウトを有するマスクパターン９６が形成されている。
【００４２】
その後、レジスト膜９３，９４をマスクとして金属膜９１，９２をエッチングし（図１６（ｅ））、さらに金属膜９１，９２をマスクとして水晶層２０を例えば前記第２のエッチング液でエッチングして水晶層２０に貫通溝９７を形成し、水晶振動子用素子２を構成する水晶片２１の外形を形成する（図１７（ａ））。第２のエッチング液を用いることで、この貫通孔９７の側壁、つまり水晶片２１の側壁は周縁部２Ｂの表面と同様に励振部２Ａの表面に比べて荒れが大きく形成される。
【００４３】
続いて、レジスト膜９３，９４及び金属膜９１，９２を除去し（図１７（ｂ））、貫通溝５７の側壁にまたがるように水晶層２０の表面及び裏面に励振電極２２、２３及び引き出し電極２４、２５を形成するための例えばＣｒ及びＡｕからなる積層膜である金属膜１０１，１０２をスパッタあるいは蒸着により形成する。これら金属膜１０１，１０２において水晶片２１の側壁及び前記周縁部２Ｂに掛かる部分は励振部２Ａに掛かる部分に比べて水晶片２１の表面の荒れに対応して、その表面の荒れが大きくなるように形成される。
【００４４】
続いて、この金属膜１０１、１０２を被覆するようにレジスト膜１０３，１０４を形成する（図１７（ｃ））。然る後、所定のパターンに沿ってレジスト膜１０３，１０４を露光、現像して、各電極の形状に応じたマスクパターン１０５，１０６を形成する（図１７（ｄ））。図１９は水晶振動子用素子形成領域３１〜３４の表面のマスクパターン１０５を示しており、形成領域の裏面にはこのマスクパターン１０５と同様のレイアウトをなすマスクパターン１０６が形成されている。
【００４５】
マスクパターン１０５、１０６に沿って金属膜１０１，１０２をエッチングして水晶片２１に電極２２〜２５を形成し（図１７（ｅ））、レジスト膜１０３，１０４を除去した後（図１７（ｆ））、水晶片２１とウエハＷとを接続する接続部６０から水晶片２１を折りとり、水晶振動子用素子８を製造する。
【００４６】
製造された水晶振動子用素子８は、水晶振動子用素子２と同様に引き出し電極２４，２５が導電性接着剤７０を介してパッケージ７の電極７４，７５に夫々固着されて、水晶振動子７Ａが形成される。図２０に示すように引き出し電極２４，２５の表面の荒れが大きいので荒れが少ない場合に比べて導電性接着材７０との接触面積が大きくなり、これら電極７４，７５と引き出し電極２４，２５との間の電気的抵抗が大きくなることが抑えられる。
【００４７】
この第２の実施形態の水晶振動子用素子８によれば、励振電極２２，２３に対して引き出し電極２４，２５の荒れが大きく形成されているので、これら引き出し電極２４，２５に夫々塗布された導電性接着材７０が各電極の外側の領域へと流れ出すことが抑えられる。従って、導電性接着材７０により引き出し電極２４，２５同士が短絡されることが抑えられる。
【００４８】
ところで上記のように水晶振動子用素子が小型化すると、それに応じて引き出し電極２４，２５が小さくなり、この引き出し電極２４，２５と導電性接着材７０との接触面積も小さくなる傾向にある。そのように接触面積が小さくなると、ベースの電極から各引き出し電極に至るまでの電気抵抗が上昇し、その結果として水晶振動子用素子としての特性（ＣＩ値）が劣化してしまう恐れがあるが、このように引き出し電極２４，２５の荒れが大きいと、荒れが少ない場合に比べて導電性接着材との接触面積が大きくなる。その結果として前記引き出し電極２４，２５とパッケージ７の電極７４，７５との正常な導電性が確保され、電気抵抗の上昇が抑えられる。それによって水晶振動子素子の特性の劣化が抑えられるという効果もある。
【００４９】
上記の第２の実施形態では水晶片２１の側壁も周縁部２Ｂと同様に荒れが大きくなるようにエッチングして形成しているので、図２０に示すように引き出し電極２４、２５の当該側壁を引き回されている部分も荒れが大きく形成されているので、水晶振動子用素子８の裏面から側面に回り込んだ導電性接着材７０に対しても接触面積を大きくとることができるので好ましい。上記の製造工程において、貫通溝９７は、水晶片２１に段差２Ｃ，２Ｄを形成する前に形成してもよく、また、ウエハＷを予め励振部２Ａの厚さに切断しておき、段差を形成することで、図４（ａ）（ｂ）及び図１５（ａ）（ｂ）に示した第１のエッチング液による水晶層２０の厚さの調整は行わなくてもよい。
【００５０】
上記の例では第１のエッチング液と第２のエッチング液とで互いに温度の違うフッ酸を含む溶液を用いて、水晶の表面の荒れを制御しているが、温度が異なる代わりに互いに異なる組成を有するエッチング液を用いることにより、励振部２Ａの表面の荒れと周縁部２Ｂの表面の荒れとが異なるように制御してもよい。また、この第２の実施形態を第１の実施の形態に適用し、第１の実施形態の製造工程において、第２のエッチング液を用いてマスクパターン４５，４６に沿ってエッチングを行って水晶片２１に段差を形成するにあたり、周縁部２Ｂの表面が荒れるようにしてもよく、また貫通溝５７を形成する際に第２のエッチング液を用いて水晶片２１の側壁が荒れるようにしてもよい。
【００５１】
上記の各実施形態としては、水晶片２１としては振動特性及び温度特性に優れることから上記のようにＡＴカットされたものが好ましく用いられるが、本発明で用いられる水晶はＡＴカットに限られるものではない。また水晶片２１の形状として矩形に限られず、円形であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る水晶振動子用素子の構成図である。
【図２】前記水晶振動子用素子の側面図である。
【図３】前記水晶振動子用素子が形成されるウエハＷの表面図である。
【図４】前記ウエハから水晶振動子用素子を製造する工程図である。
【図５】前記ウエハから水晶振動子用素子を製造する工程図である。
【図６】前記ウエハから水晶振動子用素子を製造する工程図である。
【図７】前記ウエハに設けられた水晶振動子用素子形成領域の表面図である。
【図８】前記ウエハに設けられた水晶振動子用素子形成領域の表面図である。
【図９】前記ウエハに設けられた水晶振動子用素子形成領域の表面図である。
【図１０】水晶振動子用素子をパッケージに搭載して水晶振動子用素子を製造する工程図である。
【図１１】前記パッケージにおける導電性接着材の様子を示した説明図である。
【図１２】第１の水晶振動子用素子の変形例を示した構成図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係る水晶振動子用素子の構成図である。
【図１４】前記ウエハから水晶振動子用素子を製造する工程図である。
【図１５】前記ウエハから水晶振動子用素子を製造する工程図である。
【図１６】前記ウエハから水晶振動子用素子を製造する工程図である。
【図１７】前記ウエハに設けられた水晶振動子用素子形成領域の表面図である。
【図１８】前記ウエハに設けられた水晶振動子用素子形成領域の表面図である。
【図１９】前記水晶振動子用素子を搭載するパッケージの縦断側面図である。
【図２０】従来の水晶振動子用素子の構成図である。
【図２１】前記水晶振動子用素子の電極を短絡する導電性接着剤を示した説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
Ｗ ウエハ
２Ａ 励振部
２Ｂ 周縁部
２，８ 水晶振動子用素子
２１ 水晶片
２２，２３ 励振電極
２４，２５ 引き出し電極
２６〜２９ 凸部
３１〜３４ 水晶振動子用素子形成領域
７ パッケージ
７０ 導電性接着材
７１ ベース
７４〜７７ 電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部の厚さが周縁部の厚さよりも大きくなるように、その一面及び他面にその周方向に段差が形成された水晶片と、
その水晶片の中央部の一面及び他面に各々設けられた当該中央部を励振させるための励振電極と、
各励振電極から前記水晶片の一面側の周縁部に引き出されるように形成された、導電性接着材を介して水晶片支持部材の電極に固着される引き出し電極と、
を備え、
前記引き出し電極及び励振電極はスパッタまたは蒸着により形成され、その引き出し電極の表面を荒らすために、前記一面側の周縁部における表面が当該一面側の前記中央部の表面よりも荒れていることを特徴とする水晶振動子素子。
【請求項２】
前記引き出し電極は水晶片の側壁を介して引き出され、その側壁に掛かる引き出し電極の表面を荒らすために、当該側壁の表面が一面側の励振電極の表面よりも荒れていることを特徴とする請求項１記載の水晶振動子素子。
【請求項３】
請求項１または２に記載の水晶振動子素子を含んだことを特徴とする水晶振動子。
【請求項４】
請求項３記載の水晶振動子を含んだことを特徴とする電子部品。
【請求項１】
中央部の厚さが周縁部の厚さよりも大きくなるように、その一面及び他面にその周方向に段差が形成された水晶片と、
その水晶片の中央部の一面及び他面に各々設けられた当該中央部を励振させるための励振電極と、
各励振電極から前記水晶片の一面側の周縁部に引き出されるように形成された、導電性接着材を介して水晶片支持部材の電極に固着される引き出し電極と、
を備え、
前記引き出し電極及び励振電極はスパッタまたは蒸着により形成され、その引き出し電極の表面を荒らすために、前記一面側の周縁部における表面が当該一面側の前記中央部の表面よりも荒れていることを特徴とする水晶振動子素子。
【請求項２】
前記引き出し電極は水晶片の側壁を介して引き出され、その側壁に掛かる引き出し電極の表面を荒らすために、当該側壁の表面が一面側の励振電極の表面よりも荒れていることを特徴とする請求項１記載の水晶振動子素子。
【請求項３】
請求項１または２に記載の水晶振動子素子を含んだことを特徴とする水晶振動子。
【請求項４】
請求項３記載の水晶振動子を含んだことを特徴とする電子部品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１３−８５２９８（Ｐ２０１３−８５２９８Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１３−１７３１４（Ｐ２０１３−１７３１４）
【出願日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【分割の表示】特願２００８−１９８５５６（Ｐ２００８−１９８５５６）の分割
【原出願日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【出願人】（０００２３２４８３）日本電波工業株式会社 (1,148)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【分割の表示】特願２００８−１９８５５６（Ｐ２００８−１９８５５６）の分割
【原出願日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【出願人】（０００２３２４８３）日本電波工業株式会社 (1,148)
【Ｆターム（参考）】
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