專利名稱：At切割水晶振動片及其制造方法
技術領域：
本發明涉及以厚度切變振動模式為主振動的AT切割水晶振動片及 其制造方法。
背景技術：
通常，在振子、振蕩器、濾波器或傳感器等壓電設備中，廣泛采用 可獲得高頻率且具有穩定的頻率特性的水晶來作為壓電材料。特別是在 以厚度切變振動模式為主振動的水晶振子中，AT切割水晶板由于在常溫 附近相對于溫度變化的頻率變化小，所以使用最為廣泛。AT切割水晶板 被以如下方式切出使包含水晶結晶的X軸和Z軸的平面繞X軸從Z軸 向逆時針方向轉動大約35度15分的角度而形成的面為主面。已知的是，厚度切變振動模式的壓電振動片在使其厚度形成為從中 央部向端部逐漸變薄時，在端部的振動位移的衰減量變大，所以在振動 片的中央部捕獲振動能量的效果升高，CI值、Q值等頻率特性升高(例 如，參照專利文獻1)。其結果為具有以下優點即使為了低頻化而使壓 電振動片增厚，也能以很少的能量來高效地使其振蕩，相反，即使是較 高的頻率，也能夠使振動片尺寸比通常小而可實現小型化。作為該可發揮振動能量捕獲效果的振動片的形狀，有以下形狀使其主面為凸形曲 面的凸面形狀；使平坦的較厚中央部和端緣之間為斜面的傘形形狀；以 及使平坦的較厚中央部的周邊部分減薄的臺型等。為了加工凸面形狀的壓電振動片，已知有用滾筒研磨裝置等的機械 研磨加工來研磨長方形的壓電元件片的方法(例如，參照專利文獻2、專 利文獻3)。此外，還提出了這樣的加工方法對壓電元件片的主面逐步 地進行濕法刻蝕，加工成近似于凸面形狀的臺階形狀，然后通過噴砂和 研磨機等的機械加工將該臺階形狀修整為凸面形狀(例如，參照專利文
獻4)。
作為傘形形狀的形成方法，已知有同樣對水晶片用滾筒裝置進行機 械研磨加工，或通過使用刻蝕液的濕法刻蝕進行化學加工的方法(例如，
參照專利文獻5)。此外，存在使傘形形狀的振動片的端部與框狀的支撐 部一體化、而且機械強度優良、安裝容易的壓電振子(例如，參照專利 文獻l)。
臺型的壓電振動片通常通過對水晶等的壓電基板在其主面中央用形 成圖案的電極膜為掩模進行濕法刻蝕，來形成作為振動部的較厚中央部 和較薄周邊部(例如，參照專利文獻6)。此外，已經確認臺型水晶振子 中在基板的長方向上產生的彎曲振動是亂真(siiprious)增大的一個原因。 為了抑制作為該無用波的彎曲振動，提出了將較薄周邊部相對于較厚中 央部的厚度差設定為10% 30。％的結構(例如，參照專利文獻7)。再有， 已知有通過使激勵電極從較厚中央部的階梯差擴大到外側，由此防止容 量比的下降、實現激勵電極的良好位置精度、而且防止引線(lead)在階 梯差處斷線的壓電振子(例如，參照專利文獻8)。
此外，在厚度切變振動模式的壓電振動片中，由于為實現高頻化而 需要使激勵部的厚度變薄，所以公知有將較薄的激勵部在其周圍與較厚 的加強框一體化以提高機械強度的倒臺型的結構。另外，提出了在較薄 的激勵部和加強框之間形成狹縫或槽，使外力難以從加強框傳遞到激勵 部，從而提高了可靠性的水晶振子(例如，參照專利文獻9、專利文獻 10)。
另一方面，厚度切變振動模式的共振頻率及其頻率溫度特性受到在 頻率上接近的高次的寬度切變振動模式的較大影響是一直以來廣為知曉 的。另外提出了這樣的水晶振子使壓電基板的主面的法線方向和長方 向的側面所構成的角度傾斜大致3度，削弱厚度切變振動和高次的寬度 切變模式的結合，從而改善了頻率溫度特性(參照專利文獻ll)。
根據專利文獻ll，如圖7所示，使用光刻和刻蝕加工，從AT切割 水晶晶片，將以水晶的X軸方向為長邊、以Z'軸方向為短邊的長方形的 水晶基板，加工成其主面的法線方向和長方向的側面所構成的角度為大
約3° ，更具體地講，考慮到加工誤差等而加工成3。 土30'的角度。首先， 在具有希望厚度的AT切割水晶基板1的兩主面上形成由例如Cr/Au構成 的掩模2a、 2b (圖7 (A))。接著，對基板1從其兩面進行濕法刻蝕，如 圖7 (B)所示，出現作為水晶特有的自然面的m面3、 r面4以及與它 們不同的結晶面5。在繼續進行刻蝕、沒有被遮蔽的水晶部分貫穿時，由 于水晶的刻蝕異向性，m面3及結晶面5變大，在基板1的側面形成了 凸起6 (圖7 (C))。然后進一步進行刻蝕，當過刻蝕到凸起6完全消失 吋，形成了長方向的側面7，該側面7由相對于基板1的主面的法線方向 構成大約3。的傾斜角度的上述結晶面構成(圖7 (D))。
圖8 (A)、 (B)表示使用經如此加工的長方形的水晶基板的AT切 割水晶振動片。該AT切割水晶振動片IO在從圖7 (D)中的基板1除去 了掩模2a、2b的水晶元件片11的兩主面上形成有一對激勵電極12a、12b。 水晶元件片ll以水晶結晶的X軸方向為長邊，以Z'軸方向為短邊，長方 向的側面13相對于主面的法線方向以大約3。的角度傾斜。這樣，與側 面的傾斜角度為0°的情況相比，寬度切變振動模式和厚度切變振動模式 的結合變小，能夠大幅度改善頻率溫度特性。
專利文獻1:日本特開平11一355094號公報專利文獻2:日本特開2003—205449號公報專利文獻3:日本特幵平8—216014號公報專利文獻4:日本特幵2003 — 168941號公報專利文獻5:日本特開2001—285000號公報專利文獻6:日本特開2006—140803號公報專利文獻7:日本特開2006—340023號公報專利文獻8:日本特開2005—94410號公報專利文獻9:日本特開昭61 — 189715號公報專利文獻10:日本特開平10—32456號公報專利文獻lh日本特開2001 — 7677號公報
但是，上述專利文獻8的AT切割水晶振子具有在Z'軸方向即振動 片的寬度方向上不能獲得充分的能量捕獲效果的問題。圖8 (C)表示圖8 (B)所示的AT切割水晶振動片IO的寬度方向的振動位移。如該圖所 示，可知振動位移在寬度方向的兩端沒有充分衰減。因此，難以提高CI 值、Q值等頻率特性。該影響特別是在追求水晶振動片的小型化的情況 下容易使外形的加工精度產生波動所以變大。再有，為了對水晶基板進 行過刻蝕，需要比通常長的刻蝕時間，因而存在損傷水晶基板自身的可 能。
如上所述，雖然凸面形狀的壓電振動片可獲得高的能量捕獲效果， 但存在難以加工成希望的外形的問題。例如，通過滾筒研磨所進行的機 械加工的加工精度的控制困難、形狀及尺寸的波動大，而且加工時間長， 所以導致生產率的下降和成本的增加，需要在形成激勵電極之前通過濕 法刻蝕除去在研磨加工中受損的水晶的表面層。再有，在滾筒研磨中， 基板的長邊側容易加工，將基板的寬度方向加工成凸面形狀很困難。此 外，由于壓電振動片越小型重量越輕，所以滾筒研磨的加工變得更困難。
此外，利用濕法刻蝕進行的化學加工方法存在不能加工向上凸的凸 面形狀的問題。特別是近似于凸面形狀的臺階形狀的加工工序復雜、工 時多而且工序管理困難，因而存在導致生產率下降和成本增加的可能。
另一方面，臺形狀通過利用了光蝕刻技術的濕法刻蝕可簡單地進行 加工，且形狀波動小，因而適于批量生產，比上述凸面形狀和傘形形狀 更有利。但是，由于存在較厚中央部和較薄周邊部的階梯差，所以存在 —生與厚度切變模式的主振動重疊的寬度切變模式等無用波的問題。
發明內容
因此，本發明是鑒于上述現有問題而完成的，其目的是在以水晶結 晶的X軸方向為長邊的AT切割水晶振動片中，抑制寬度切變模式的影 響，改善頻率溫度特性，同時特別是在Z'軸方向上提高能量捕獲效果。
再有，本發明的目的是在該AT切割水晶振動片具有較厚中央部和較 薄周邊部的臺形狀的情況下有效地消除可能與主振動重疊的無用波的影 響。
根據本發明，為了實現上述目的，提供一種AT切割水晶振動片，上
述AT切割水晶振動片包括水晶元件片，其由以水晶結晶的X軸方向 為長邊的矩形的AT切割水晶板構成，并具有激勵部；和激勵電極，其設 置于激勵部的表面和背面主面上，激勵部的長邊方向的兩側面分別由水 晶結晶的m面和m面以外的結晶面兩個面形成。
這樣，可知具有由相對于激勵部的表面和背面主面即AT切割面以不 同角度傾斜的兩個傾斜面構成的長邊方向的側面的AT切割水晶振動片 大幅度改善了寬度方向的兩端的振動能量的捕獲效果。因此，不將振動 片的主面加工成凸面形狀，即可提高CI值、Q值等頻率特性。而且，振 動片的長邊方向的側面的一部分由相對于主面的法線方向形成大約3° 的角度的水晶的結晶面構成，所以還可抑制寬度切變模式的影響，能夠 改善由其引起的頻率溫度特性的變差。
該m面以外的水晶結晶面在實際的制造上優選的是如上述專利文獻 8所述，在考慮加工誤差等時設定成相對于激勵部的主面的法線方向以 3° 士30'的角度傾斜。
在一實施例中，水晶元件片具有由形成激勵電極的較厚中央部和較 薄周邊部構成的臺形狀，該較厚中央部和較薄周邊部的階梯差的沿上述 長邊方向的各側面由水晶結晶的m面或m面以外的結晶面形成。由此， 在臺形狀的振動能量捕獲效果的基礎上，可抑制與主振動重疊的寬度切 變模式等無用波，從而能夠使亂真降低。
再有，在一實施例中，通過使水晶元件片的較薄周邊部相對于較厚 中央部的厚度差為較厚中央部的厚度的10%或其以下，雖振動能量捕獲 效果稍有下降，但另一方面，在可抑制無用波的影響這點上不變，而且 能使較薄周邊部更厚從而提高其機械強度。
根據本發明的另一方面，提供了一種AT切割水晶振動片的制造方 法，上述AT切割水晶振動片的制造方法包括以下工序通過濕法刻蝕 AT切割水晶板，來加工水晶元件片的外形的工序，上述水晶元件片構成 為以水晶結晶的X軸方向為長邊的矩形，而且該長邊方向的兩側面分別 由水晶結晶的m面和m面以外的結晶面兩個面構成，并且上述水晶元件 片具有激勵部；和在激勵部的表面和背面主面上形成激勵電極的工序。 這樣，本發明的AT切割水晶振動片能夠這樣加工長邊方向的側面 通過利用水晶的刻蝕速度按其結晶方位的不同而不同的所謂刻蝕異向性，出現了水晶結晶的m面和相對于激勵部的主面的法線方向形成大約 3°的角度的水晶的m面以外的結晶面。與現有的機械加工不同，濕法刻 蝕的加工控制容易，形狀和尺寸的波動小，而且可實現生產率的提高和 成本的降低。在一實施例中，水晶元件片的外形加工工序由在AT切割水晶板的表 面和背面各面上形成與激勵部的外形對應的掩模，并使用該掩模來從表 面和背面兩面對AT切割水晶板進行濕法刻蝕的工序構成，而且將水晶板 的表面側的掩模和背面側的掩模在水晶結晶的Z'軸方向上彼此錯開地配 置，由此，能夠加工長邊方向的側面。由于不需要像現有技術那樣進行 過刻蝕，因此不會損傷水晶板。這里，將掩模在Z'軸方向上錯開配置是指，在水晶基板的兩主面上 將各掩模錯開配置成 一個掩模在通過該濕法刻蝕而出現m面的一側的 端部與另一掩模重疊，但在上述m面以外的結晶面出現的一側的端部與 另一掩模不重疊。該情況下，掩模的錯開量Az (pm)在使AT切割水晶板的厚度為T (pm)并在Az-0.75XT士20X的范圍內進行設定時，掩模不會錯開過 量或錯開不足，能夠在更短時間內高效率且可靠地加工長邊方向的側面。在其它的實施例中，上述AT切割水晶振動片的制造方法還具有下述 工序通過對進行了外形加工的上述水晶元件片的表面和背面各面進行 濕法刻蝕，來將設置激勵電極的較厚中央部和較薄周邊部形成為，上述 較厚中央部和較薄周邊部的階梯差的沿上述長邊方向的各側面由水晶結 晶的m面或m面以外的結晶面構成。由此，獲得了這樣的AT切割水晶振動片不僅形成了發揮振動能量捕獲效果的臺形狀，而且抑制了與主 振動重疊的寬度切變模式等無用波，能夠使亂真下降。再有，在形成較厚中央部和較薄周邊部時，如果以較薄周邊部相對 于較厚中央部的厚度差為較厚中央部的厚度的10%或其以下的方式對水 晶元件片的表面和背面各面進行濕法刻蝕，則在保持振動能量捕獲效果
及無用波的抑制效果的同時，使較薄周邊部更厚從而提高了其機械強度， 并且可減少刻蝕量從而防止對水晶板的不良影響。
圖1 (A) (C)是依次表示利用本發明的方法加工AT切割水晶
元件片的外形的工序的圖。
圖2 (A)是表示本發明的AT切割水晶振動片的實施例的俯視圖， (B)是沿其II一II線的剖面圖，(C)是表示其Z'軸方向(寬度方向) 的振動位移分布的線圖。
圖3 (A)是表示本發明的AT切割水晶振動片的另一實施例的俯視
圖，(B)是沿其in—m線的剖面圖。
圖4 (A)是表示圖3中的AT切割水晶振動片的變形例的俯視圖， (B)是沿其IV — IV線的剖面圖。
圖5 (A)是表示本發明的AT切割水晶振動片的又一實施例的俯視 圖，(B)是沿其V —V線的剖面圖。圖6 (A)、 (B)是依次表示加工圖5中的AT切割水晶元件片的較 厚中央部的工序的圖。
圖7 (A) (D)是依次表示利用現有方法加工AT切割水晶元件
片的外形的圖。
圖8 (A)是表示現有技術的AT切割水晶振動片的俯視圖，(B)是 沿其VID—Vi線的剖面圖，(C)是表示其Z'軸方向(寬度方向)的振動位 移分布的線圖。
標號說明
1、 21: AT切割水晶基板;2a、 2b、 22a、 22b、 69a、 69b:掩模;3、 23、 33、 46、 57、 67:第一結晶面；4、 24:第二結晶面；5、 25、 34、 47、 58、 68:第三結晶面；6:凸起；7、 13、 26、 32:側面；10、 30、 41; 51; 61: AT切割水晶振動片；11、 31、 42、 52、 62:水晶元件片； 12a、 12b、 35a、 35b、 48a、 48b、 59a、 59b、 65a、 65b:激勵電極；43、 54:加強框部；45、 56:連接部；55:貫穿槽；63:較厚中央部；64:
較薄周邊部；66a、 66b:引線;70a、 70b、 71a、 71b:階梯差。
具體實施方式
下面參照附圖來詳細說明本發明的優選實施例。圖1 (A) (C)按照工序順序來表示利用本發明的方法加工AT 切割水晶元件片的外形的過程。在本實施例中，由于如圖示那樣使用右 水晶，所以以將其X軸方向作為長邊、以Z'方向作為短邊、以Y'方向作 為厚度的方式對水晶元件片進行外形加工。首先，對AT切割水晶板進行 研磨加工等，來準備具有希望的平面及厚度的AT切割水晶基板21。在 水晶基板21的上下兩主面上蒸鍍例如預定膜厚的Cr膜及Au膜并進行光 亥U，形成掩模22a、 22b (圖1 (A))。此時，將基板表面側的掩模22a相 對于背面側的掩模22b在水晶結晶的Z'軸方向上錯開某一量Az (pm)進 行配置。然后，將水晶基板21從其兩面用氟化銨溶液等適當的刻蝕液進行濕 法刻蝕。根據水晶的刻蝕異向性，在水晶基板21的露出面上出現從AT 切割面以彼此不同的角度傾斜的水晶的第一 第三結晶面23 25 (圖1 (B))。在圖1 (B)中，在水晶基板21的上表面側，在Z'軸方向的一側 以互相接觸邊界的方式形成了作為水晶特有的自然面的m面的第一結晶 面23和作為r面的第二結晶面24，在Z'軸方向的+側形成了作為m面 以外的水晶的自然面的第三結晶面25。在水晶基板21的下表面側，以與 之點對稱的方式，在Z'軸方向的+側以互相接觸邊界的方式形成了作為 水晶結晶的m面的第一結晶面23和作為r面的第二結晶面24，在Z'軸 方向的一側形成了作為它們以外的水晶的自然面的第三結晶面25。如該 圖中箭頭所示，在水晶基板21的露出面進行刻蝕時，沒有遮蔽的水晶部 分完全貫穿，從而形成了長方向的側面26 (圖l (C))。通過這樣將各掩模22a、 22b分別配置成 一個掩模在第一結晶面23 即m面出現的一側的端部與另一掩模重疊，但在第三結晶面25出現的一 側的端部與另一掩模不重疊，由于上述各結晶面的刻蝕速度不同，所以 不會出現現有技術那樣的凸起，能夠形成由第一結晶面23和第三結晶面25兩個面構成的側面26。在本說明書中，把這樣將掩模配置在水晶基板 的兩主面上稱為將掩模在Z'軸方向上錯開配置。其結果為，根據本發明， 由于不需要過刻蝕，所以無需擔心損傷水晶基板。在使水晶基板21的厚度為T (,)時，掩模的錯開量Az (pm)在 Az二0.75XT士20X的范圍內設定。該計算式是根據水晶的上述各結晶面 的刻蝕速度利用經驗導出的。由于掩模的錯開量Az具有某種程度的寬 度，所以構成側面26的第一結晶面23和第三結晶面25的比例，通過適 當地選擇Az的值可以改變。圖2 (A)、 (B)表示本發明的AT切割水晶振動片的優選實施例。 該AT切割水晶振動片30具有按照圖1中的工序來進行外形加工、以水 晶結晶的X軸方向作為長邊、以Z'軸方向作為短邊的矩形水晶元件片31 。 該水晶元件片的長方向的側面32由與圖1中的第一及第三結晶面23、25 分別相同的水晶的第一結晶面33及第三結晶面34兩個面形成。結晶面 33、 34的傾斜角度不同，且兩者相交的位置及兩者與水晶元件片31的表 面和背面主面相交的位置不同，所以由于因此而產生的光的折射，在如 圖2 (A)那樣俯視時，可容易地視認水晶振動片30的長度方向的兩側 緣。因此，即使水晶振動片30小型化，各自的視認性也良好，組裝及處 理的作業性提高。在水晶元件片31的表面和背面主面上形成有一對激勵 電極35a、 35b。圖2 (C)表示AT切割水晶振動片30的寬度方向即Z嘲方向的振動 位移。如該圖所示，可知本發明的水晶振動片在寬度方向的兩端振動位 移大幅度衰減。因此，可發揮充分大的能量捕獲效果，可大幅度提高CI 值、Q值等頻率特性。再有，AT切割水晶振動片30的長方向的側面32具有相對于主面的 法線方向以大約3°的角度傾斜的第三結晶面34，更具體地說具有如上 述專利文獻8記載的那樣考慮到加工誤差等以3° 士30'的角度傾斜的第 三結晶面34，所以與側面的傾斜角度為0°的情況相比，寬度切變振動 模式和厚度切變振動模式的結合小。因此，在能量捕獲效果的基礎上， 還可實現頻率溫度特性的改善。
圖3 (A)、 (B)表示本發明的AT切割水晶振動片的另一實施例。 本實施例的AT切割水晶振動片41具有倒臺型的水晶元件片42。即，水 晶元件片42具有在中央較薄的矩形激勵部43和在其周圍配置的較厚的 矩形加強框部44。激勵部43通過比其薄的連接部45在整周范圍內與框 增強部44結合為一體。水晶元件片42按照與圖1同樣的加工工序形成為激勵部43的長邊 為水晶的X軸方向。因此，激勵部43的長方向的側面由與圖1中的第一 及第三結晶面23、 25分別相同的水晶的第一結晶面46及第三結晶面47 兩個面形成。在激勵部43的表面和背面主面上，形成有一對激勵電極48a、 48b。這樣，與圖2中的AT切割水晶振動片一樣，改善了能量捕獲效果 并實現了頻率特性的提高，能夠抑制寬度切變振動模式的影響從而改善 頻率特性。圖4 (A)、 (B)表示圖3中的AT切割水晶振動片的變形例。本實 施例的AT切割水晶振動片51雖然與圖3 —樣具有倒臺型的水晶元件片 52，但在中央的較薄的矩形激勵部53和在其周圍配置的較厚的矩形加強 框部54之間設有貫穿槽55，而且它們通過連接部56結合為一體。水晶元件片52按照與圖1同樣的加工工序形成為激勵部53的長邊 為水晶的X軸方向。因此，激勵部53的長方向的側面由與圖1中的第一 及第三結晶面23、 25分別相同的水晶的第一結晶面57及第三結晶面58 兩個面形成。在激勵部53的表面和背面主面上，形成有一對激勵電極59a、 59b。由此，與圖2中的AT切割水晶振動片一樣，改善了能量捕獲效果 并實現了頻率特性的提高，能夠抑制寬度切變振動模式的影響從而改善 頻率特性。圖5 (A)、 (B)表示本發明的AT切割水晶振動片的又一實施例。 本實施例的AT切割水晶振動片61具有臺型的水晶元件片62。即，水晶 元件片62具有作為激勵部的較厚中央部63和在其周圍的較薄周邊部64。 通過該臺形狀，本實施例進一步改善了能量捕獲效果并實現了頻率特性 的提高，能夠進一步抑制寬度切變振動模式的影響從而改善頻率特性。 在較厚中央部63的表面和背面主面上形成有一對激勵電極65a、 65b。上 述各激勵電極經分別從較厚中央部63引出的引線66a、 66b而與設在水 晶元件片62的長方向的一個端部上的連接電極(未圖示)電連接。與上述各實施例一樣，水晶元件片62按照圖1中的加工工序，將外 形加工成以水晶結晶的X軸方向為長邊、以Z'軸方向為短邊的矩形。水 晶元件片62的長度方向的側面由與圖1中的第一及第三結晶面23、 25 分別相同的水晶的第一結晶面67及第三結晶面68兩個面形成。接下來，在水晶元件片62上通過濕法刻蝕來形成較厚中央部63和 較薄周邊部64。如圖6 (A)所示，在進行了外形加工的水晶元件片62 的表面和背面各面上蒸鍍例如預定膜厚的Cr膜及Au膜并進行光刻，從 而形成掩模69a、 6%。將水晶元件片62的表面和背面各面用氟化銨溶液 等適當的刻蝕液進行濕法刻蝕。水晶元件片62在其露出面變薄的同時， 在與用上述掩模覆蓋的部分的邊界分別形成了階梯差(圖6 (B))。在水晶元件片62的沿長方向延伸的階梯差70a、 70b、 71a、 71b的 側面，由于水晶的刻蝕異向性，同與圖1 (B)關聯地進行的描述的一樣， 出現了從AT切割面以彼此不同的角度傾斜的水晶的第一 第三結晶面。 在水晶元件片62的上表面側，在Z'軸方向的一側的階梯差70a上，以互 相接觸邊界的方式形成了作為水晶結晶的m面的第一結晶面和作為r面 的第二結晶面，在Z'軸方向的+側的階梯差70b上形成了作為m面以外 的水晶的自然面的第三結晶面。在水晶基板62的下表面側，以與之點對 稱的方式，在Z'軸方向的+側的階梯差71a上，以互相接觸邊界的方式 形成了作為水晶結晶的m面的第一結晶面和作為r面的第二結晶面，在Z' 軸方向的一側的階梯差71b上形成了作為它們以外的水晶的自然面的第 三結晶面。這樣，由于在階梯差70a、 70b、 71a、 71b的側面出現了確定 的水晶結晶面，所以較厚中央部63的形狀能夠消除或減少制造波動。較厚中央部63和較薄周邊部64的上述階梯差以較小的尺寸即可， 盡管其減小了振動能量的捕獲效果，但只要能夠抑制與厚度切變模式的 主振動重疊的寬度切變模式等的無用波即可。在本實施例中，在如圖6 (B)所示那樣使較厚中央部及較薄周邊部的厚度為tO、 tl的情況下，它 們的差tO—tl設定為上述較厚中央部的厚度tO的100%或其以下。由此， 由于可使較薄周邊部64更厚地形成，所以其機械強度增加。水晶振動片61通常在長方向的一個端部即較薄周邊部64處懸臂狀地安裝，所以可更 堅固且可靠地進行固定。此外，由于能夠減少用于形成臺形狀的刻蝕量， 所以可減少濕法刻蝕能夠給水晶材料帶來的不良影響，例如蝕坑的產生 等。在本實施例中，在使掩模69a、 69b的上下位置一致地對較薄周邊部 64迸行濕法刻蝕時，在水晶元件片62的表面和背面，存在較厚中央部 63的端緣位置在水晶結晶的Z'軸方向上略微錯開的可能。但是，在如本 實施例那樣的刻蝕量少的情況下，較厚中央部63端緣的上下位置的錯開 小到可忽視的程度。在刻蝕量大的情況下，能夠與之對應地使掩模69a、 69b的上下位置在Z'軸方向上錯開。如此形成為臺形狀的水晶元件片62在從其表面和背面兩面剝離掩 模69a、 69b后，通過蒸鍍等形成例如預定膜厚的Cr膜及Au膜，再形成 電極膜。通過使用光蝕刻技術來在電極膜上形成圖案，形成激勵電極65a、 65b、引線66a、 66b及上述連接電極。在本實施例中，將引線66a、 66b 形成為從較厚中央部63的X軸方向的端緣引出。X軸方向的階梯差70a、 70b、 71a、 71b如上述那樣出現水晶結晶的m面和r面，或者m面以外 的結晶面，所以X軸方向的所有端緣的角部都為鈍角。因此，消除了引 線66a、 66b在上述階梯差的角部斷線或無法形成足夠的膜厚的可能，從 而能夠確保電特性和提高可靠性。雖然在上面對本發明的優選實施例進行了詳細說明，但本發明可對 上述實施例添加各種變形和變化來進行實施。例如，在上述實施例中， 對水晶基板的兩面同時進行濕法刻蝕，但也可對每個單面進行刻蝕。此 外，本發明不僅對右水晶，對左水晶也同樣適用。在該情況下，通過使 在水晶基板的表面和背面主面上配置的掩模在Z'軸方向上錯開，可同樣 地在水晶的X軸方向上形成由上述第一及第三結晶面兩個面構成的長方 向的側面。此外，形成于水晶元件片的表面和背面各面的掩模及電極膜， 可使用除上述的Cr膜及Au膜以外的公知的各種金屬及電極材料。
權利要求
1. 一種AT切割水晶振動片，其特征在于，上述AT切割水晶振動片包括水晶元件片，其由以水晶結晶的X 軸方向為長邊的矩形的AT切割水晶板構成，并具有激勵部；和激勵電極，其設置于上述激勵部的表面和背面主面上，上述激勵部的長邊方向的兩側面分別由水晶結晶的m面和m面以外 的結晶面兩個面形成。
2. 根據權利要求1所述的AT切割水晶振動片，其特征在于， 上述m面以外的結晶面相對上述于激勵部的主面的法線方向以 ±30'的角度傾斜。
3. 根據權利要求1或2所述的AT切割水晶振動片，其特征在于， 上述水晶元件片具有形成上述激勵電極的較厚中央部和較薄周邊部，上述較厚中央部和上述較薄周邊部的階梯差的沿上述長邊方向的各 側面由水晶結晶的m面或m面以外的結晶面形成。
4. 根據權利要求1至3中的任一項所述的AT切割水晶振動片，其 特征在于，上述較薄周邊部相對于上述較厚中央部的厚度差為上述較厚中央部 的厚度的10%以下。
5. —種AT切割水晶振動片的制造方法，其特征在于， 上述AT切割水晶振動片的制造方法包括以下工序-通過濕法刻蝕AT切割水晶板，來加工水晶元件片的外形的工序，上述水晶元件片構成為以水晶結晶的X軸方向為長邊的矩形，而且該長邊 方向的兩側面分別由水晶結晶的m面和m面以外的結晶面兩個面構成， 并且上述水晶元件片具有激勵部；和在上述激勵部的表面和背面主面上形成激勵電極的工序。
6. 根據權利要求5所述的AT切割水晶振動片的制造方法，其特征在于，上述水晶元件片的外形加工工序由在上述AT切割水晶板的表面和 背面各面上形成與上述激勵部的外形對應的掩模，并使用上述掩模來從表面和背面兩面對上述AT切割水晶板進行濕法刻蝕的工序構成，而且將 上述AT切割水晶板的表面側的上述掩模和背面側的上述掩模在水晶結 晶的Z'軸方向上彼此錯開地配置。
7. 根據權利要求6所述的AT切割水晶振動片的制造方法，其特征 在于，在使上述AT切割水晶板的厚度為T(pm)時，在Az二0.75XT土20X 的范圍內設定上述掩模的錯開量Az (pm)。
8. 根據權利要求5至7中的任一項所述的AT切割水晶振動片的制 造方法，其特征在于，上述AT切割水晶振動片的制造方法還具有下述工序 通過對進行了外形加工的上述水晶元件片的表面和背面各面進行濕 法刻蝕，來將設置上述激勵電極的較厚中央部和較薄周邊部形成為，上 述較厚中央部和上述較薄周邊部的階梯差的沿上述長邊方向的各側面由 水晶結晶的m面或m面以外的結晶面構成。
9. 根據權利要求8所述的AT切割水晶振動片的制造方法，其特征 在于，對上述水晶元件片的表面和背面各面進行濕法刻蝕，以使上述較薄 周邊部相對于上述較厚中央部的厚度差為上述較厚中央部的厚度的10 % 以下。
全文摘要
本發明提供一種AT切割水晶振動片及其制造方法。本發明制造抑制了寬度切變模式的影響并改善了能量捕獲效果的AT切割水晶振動片。AT切割水晶振動片具有由AT切割水晶板構成的水晶元件片及在其表面和背面主面設置的一對激勵電極，AT切割水晶板構成為在水晶結晶的X軸方向具有長邊的矩形，且其長邊方向的側面由作為水晶自然面的m面的第一結晶面和作為m面以外的自然面的第三結晶面兩個面形成。水晶元件片的外形加工通過以下方式進行在AT切割水晶板的表面和背面各面上以在水晶結晶的Z′軸方向彼此錯位的方式形成與其外形對應的掩模，并從表面和背面兩面進行濕法刻蝕。水晶元件片可形成為由作為激勵部的較厚中央部和較薄周邊部構成的臺形狀。
文檔編號H03H3/02GK101123423SQ20071014033
公開日2008年2月13日 申請日期2007年8月9日 優先權日2006年8月9日
發明者內藤松太郎, 小峰賢二, 青島義幸 申請人:愛普生拓優科夢株式會社