JP2010010734A - 圧電振動片及び圧電デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】 予定する振動周波数を得ることができる音叉型圧電振動子（２０）を製造することにある。
【解決手段】 音叉型圧電振動片（２０）は、表面と裏面とを有する基部（２９）と、この基部から所定方向に延びる一対の振動腕（２１）と、この一対の振動腕に形成された表裏面及び側面の励振電極（２３，２５）とを有する音叉型圧電振動片である。そして、振動腕の定常波の節（ｎｏｄｅ）の位置に、表裏面を貫通する第１貫通孔（４０）が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、溝部に貫通孔を設ける音叉型の圧電振動片及び圧電デバイスの技術に関する。

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水晶振動子、水晶振動片とＩＣチップとを同一パッケージ内に封止した水晶発振子やリアルタイムクロックモジュール等の水晶デバイスが広く使用されている。

特に最近、これら水晶デバイスは、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水晶デバイスが要求されている。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水晶振動片が開発され、さらに振動腕に溝部を形成して振動効率を高めたものが用いられている。

特許文献１によれば、図９（ａ）に示すようにこの音叉型水晶振動片は基部１２９に振動腕１２１が設けられ、各振動腕１２１には溝部１２７がそれぞれ設けられている。これらの溝部１２７は電界効率を大幅に向上させＣＩ値を低く抑制する効果がある。また振動腕１２１と振動腕１２１との間の最下部は湾曲している。溝部１２７はこの振動腕１２１の最下部Ａ−Ａ線より基部１２９側に少し食い込んで形成されている。また湾曲部１２６とほぼ同じ位置に貫通孔１４０が溝部１２７の中に形成されている。この貫通孔は正方形状に形成されており、この大きさは溝部１２７の幅と同じでもよい。ただし、図９（ａ）は図を分かりやすくするため電極を表示していない。

また、この図９（ａ）に示す音叉型水晶振動片の励振電極部分の拡大図は図９（ｂ）に示す。励振電極は第１励振電極１２３と第２励振電極１２５とで構成され、溝部１２７と貫通孔１４０にも形成される。図９（ｂ）のＢ−Ｂ断面で示す溝部１２７と貫通孔１４０との励振電極の断面図は図９（ｃ）で示すようになる。

このように貫通孔１４０を設け励振電極を形成することで図９（ｃ）の矢印で表した電気力線の模式図に示すように電界強度が増すことで、振動効率が上がりさらにＣＩ値が低く抑制する効果がある。

しかし、貫通孔１４０の大きさを大きくしすぎると、貫通孔１４０内の互いに対面する面同士の振動モードが大きくなり、予定する振動周波数たとえば３２．７６８ｋＨｚを得ることができない。
特開２００６−２１７６０３

上記のように溝部に貫通孔を空けることは位置と大きさにより不安定な音叉型水晶振動片を形成してしまう危険性がある。また、貫通孔の大きさをエッチングの製造工程で制御することはエッチングの特性において難しい作業となる。

本発明の目的は、溝部を形成した音叉型水晶振動子において、貫通孔の位置を適切にすることで予定する振動周波数を得ることができる音叉型水晶振動子を製造することにある。また、本発明の音叉型水晶振動子は製造工程における貫通孔の大きさの違いによる振動周波数のズレを抑え、ＣＩ値の低い安定した音叉型水晶振動子を製造することにある。

上記目的を達成するために、第１の観点の圧電振動片は、表面と裏面とを有する基部と、この基部から所定方向に延びる一対の振動腕と、この一対の振動腕に形成された表裏面及び側面の励振電極とを有する音叉型圧電振動片である。そして、振動腕の定常波の節（ｎｏｄｅ）の位置に、表裏面を貫通する第１貫通孔が形成されている。
この構成により、振動腕の節（ｎｏｄｅ）に貫通孔４０を空けることで節（ｎｏｄｅ）を基準とした振動を得やすくなり、所定の定常波を安定して発振することができる。

第２の観点の音叉型圧電振動片は、振動腕の表面と裏面とに所定方向に延びる溝部が形成され、この溝部に第１貫通孔が形成されている。
この構成により、振動腕の振動効率が増しＣＩ値を低減させることができる。

第３の観点の音叉型圧電振動片は、第１貫通孔には励振電極が形成されており、この励振電極は表面の励振電極と裏面の励振電極とを導通させる。
この構成により、電界強度を増加させ効率よく振動することになる。

第４の観点の音叉型圧電振動片は、第３の観点において一対の振動腕のうちの片方の表裏面の励振電極から他方の側面電極へと接続する接続電極が基部に形成されていない。
接続電極は０．０１ｍｍ程度の線幅になるような箇所があったため断線などの問題が生じていたが、この接続電極が不要となることで不良率を下げることができる。

第５の観点の音叉型圧電振動片は、第２の観点において溝部が一対の振動腕のぞれぞれの表裏面に２以上所定方向にずれて形成されている。
この構成により、溝部が２以上に分割されているため、ＣＩ値を低減するとともに振動腕の剛性を高めることができる。

第６の観点の音叉型圧電振動片は、基部から振動腕が延びる根元近傍に、表面の励振電極と裏面の励振電極とを導通させる第２貫通孔を有する。
この構成により、電界を増強させ振動腕の基部付近の振動を補助する。

第７の観点の圧電デバイスは、第１ないし第６の観点のいずれかの音叉型圧電振動片と、音叉型圧電振動片を収納するパッケージと、を備える。
上記のように所定の定常波を安定して発振することができる音叉型圧電デバイスを使うため、安定した圧電デバイスとなる。

本発明によれば、貫通孔を適切な位置で形成することで、高品質で安定性に優れた水晶デバイスを製造することが可能となる。以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

＜音叉型水晶振動片２０の構成＞
図１（ａ）は、２つの振動腕２１をもち、振動腕２１に４箇所の溝部２７を持つ音叉型水晶振動片２０の全体構成を示した平面図である。例えば貫通孔４０は振動腕２１ａの中央付近の溝部２７ａ内に位置する。図１（ｂ）は、音叉型水晶振動片２０の振動腕２１ａのＢ−Ｂ断面図である。貫通孔４０は溝部２７ａを貫通し第１励振電極２３ｄが表裏で繋がっている。また、反対側の振動腕２１ｂは第２励振電極２５ｄが表裏で繋がる。

音叉型水晶振動片２０の母材は、Ｚ板に加工された水晶単結晶ウエハ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、音叉型水晶振動片２０は、基部２９と、この基部２９の一端部からＹ方向に向けて、二股に別れて平行に延びる一対の振動腕２１を備えている。一対の振動腕２１の根元２６は、テーパー部を設けることによって、周囲温度の変化に起因する共振周波数の変動やバラツキを抑えている。根元２６のテーパー部の形状はＵ字形状でもＶ字形状などでもよい。以下、本実施形態では一対の振動腕２１を備えた音叉型水晶振動片２０で説明するが、３本または４本の振動腕２１を備えた音叉型水晶振動片２０であってもよい。また振動腕２１は製造工程での過振幅で互いに衝突しない間隔を持つ必要がある。

音叉型水晶振動片２０は、たとえば３２．７６８ｋＨｚで信号を発信する振動片で、極めて小型の振動片となっており、全体の長さが１．７ｍｍ程度、幅０．５ｍｍ程度である。音叉型水晶振動片２０の振動腕２１の表裏両面には、溝部２７が形成されている。一本の振動腕２１の表面には２箇所の溝部２７が形成されており、振動腕２１の裏面側にも同様に２箇所の溝部２７が形成されている。つまり、一対の振動腕２１には表裏で８箇所の溝部２７が形成される。溝部２７を複数に分割することで振動腕２１の剛性（強度）を上げることができる。溝部２７の深さは、水晶単結晶ウエハ１０の厚さの約３５〜４５％であり、表裏両面に溝部２７があるため、図１（ｂ）に示すように、溝部２７の断面は、略Ｈ型に形成されている。溝部２７は、ＣＩ値の上昇を抑えるために設けられている。本実施形態では、たとえば水晶単結晶ウエハ１０の厚さが１２０μｍであり、溝部２７の深さが表裏で１００μｍ程度となる。

音叉型水晶振動片２０の基部２９は、その全体が略板状に形成されている。振動腕２１に対する基部２９の長さは、約３６％となっている。音叉型水晶振動片２０の基部２９の一端で且つ一対の振動腕２１の根元には、連結部２８が２箇所設けられている。連結部２８は、水晶単結晶ウエハ１０から、図１に示す音叉形状をフォトリソグラフィ及びウェットエッチングで形成する際に、水晶単結晶ウエハ１０と音叉型水晶振動片２０とを連結する部分である。

音叉型水晶振動片２０の振動腕２１及び基部２９には、第１電極パターン２３と第２電極パターン２５とが形成されている。第１電極パターン２３と第２電極パターン２５とはともに、５０オングストローム〜１０００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〜１０００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１層と第２層とを合わせると、１５０オングストローム〜２００００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またはチタン（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。また、一層からなる場合もあり、このときは、たとえばアルミ（Ａｌ）層、銅（Ｃｕ）層またはケイ素（Ｓｉ）層が用いられる。

音叉型水晶振動片２０の基部２９には、図１（ａ）に示すように、第１基部電極２３ａと第２基部電極２５ａとが形成され、腕部２１ａの溝部２７には、第１励振電極２３ｄ，腕部２１ｂの溝部２７には第２励振電極２５ｄがそれぞれ形成される。また、図１（ｂ）に示すように、腕部２１ａの両側面には、第２励振（側面）電極２５ｃが形成されている。また、腕部２１ｂの両側面には、第１励振（側面）電極２３ｃが形成されている。

＜単結晶水晶ウエハの構成＞
図２は、音叉型水晶振動片の外形を形成した水晶単結晶ウエハを示す平面図である。

図２（ａ）は、円形の水晶単結晶ウエハ１０である。この円形の水晶単結晶ウエハ１０は、たとえば厚さ１２０μｍの人工水晶からなり、円形の水晶単結晶ウエハ１０の直径は３インチまたは４インチである。さらに、円形の水晶単結晶ウエハ１０の軸方向が特定できるように、水晶単結晶ウエハ１０の周縁部の一部には、水晶の結晶方向を特定するオリエンテーションフラット１０ｃが形成されている。

また、図２（ｂ）は、矩形の水晶単結晶ウエハ１５である。この矩形の水晶単結晶ウエハ１５も、たとえば厚さ１２０μｍの人工水晶からなり、その矩形の水晶単結晶ウエハ１５の一辺は２インチである。そして、矩形の水晶単結晶ウエハ１５の軸方向が特定できるように、矩形の水晶単結晶ウエハ１５の周縁部の一部には、水晶の結晶方向を特定するオリエンテーションフラット１５ｃが形成されている。

図２（ａ）の円形の水晶単結晶ウエハ１０及び図２（ｂ）の矩形の水晶単結晶ウエハ１５は、工程管理及びウエハ強度との関係で、複数の窓部１８が設けられ、その窓部に複数の音叉型水晶振動片２０が形成されている。各窓部１８において、水晶ウエハ１０と音叉型水晶振動片２０とを接続するため接続部２８が形成されている。

≪実施形態１≫
音叉型水晶振動片２０はたとえば３２．７６８ｋＨｚの定常波を発振する。定常波は、力または振動を与えることで図３（ａ）に示すような２倍振動の定常波を発振する。この定常波は節（ｎｏｄｅ）という動かない点を持つ。この節（ｎｏｄｅ）は２箇所あり、２倍振動をする限り位置が変わることがない。

図３（ｂ）は概念上の音叉が定常波で振動する状態を示した図である。力または振動を与えることで音叉は２倍振動の定常波を発振する。金属製などの音叉も節（ｎｏｄｅ）を持ち２倍振動では２箇所の節（ｎｏｄｅ）を持つ。

音叉型水晶振動片２０も同様に振動腕２１が基部２９に固定されているが概念上の音叉と同様に励振電極からの電界を受けることで２倍振動の定常波を発振し、２箇所の節（ｎｏｄｅ）を持つ。図３（ｃ）はその節（ｎｏｄｅ）の位置と２倍振動の様子を示す。但し、図３（ｂ）に描かれた２箇所の節（ｎｏｄｅ）よりも、図３（ｃ）に描かれる音叉型水晶振動片２０では基部２９側に２箇所の節（ｎｏｄｅ）が移動している。なぜなら、金属製などの音叉よりも振動腕２１が基部２９にしっかりと固定されているためである。

図３（ｄ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面を示している。図３（ｄ）では節（ｎｏｄｅ）の位置に貫通孔４０を形成した場合の断面図である。図３（ｄ）では基部２９から１箇所目の溝部２７である溝部２７ａと溝部２７ｃとの間で貫通孔４０を空けている。もちろん、音叉型水晶振動片２０の節（ｎｏｄｅ）の位置により貫通孔４０の位置を変えることができる。また、この貫通孔４０の位置は基部から２箇所目である溝部２７ｂと溝部２７ｄとの間に空けてもよい。

節（ｎｏｄｅ）の位置はその振動数の定常波でその位置が異なる。例えば両端が自由（自由端）である基本振動は図４（ａ）に示すような１箇所の節（ｎｏｄｅ）を持つ。また、２倍振動は図４（ｂ）に示すような２箇所の節（ｎｏｄｅ）を持つ。また、３倍振動は図４（ｃ）に示すような３箇所の節（ｎｏｄｅ）を持つ。また、４倍振動は図４（ｄ）に示すような４箇所の節（ｎｏｄｅ）を持つ。このように節（ｎｏｄｅ）位置はその振動数により振動部材の長さを分割するように決まるため、それぞれ位置が異なる。

このため、音叉型水晶振動片２０の節（ｎｏｄｅ）に電界強度を増加させる貫通孔４０を空けることは節（ｎｏｄｅ）を基準とした振動を得やすくなり、２倍振動である３２．７６８ｋＨｚの定常波を安定して発振することができ、また振動効率が増しＣＩ値が低減する。そして他の３倍振動、４倍振動などが発生しにくくなる。なお貫通孔４０の孔形状は四角形状でも丸形状でもよい。

以上のように、貫通孔４０の位置は音叉型水晶振動片２０の適切な位置に開けることで、より精度が良く安定した音叉型水晶振動片２０を形成することができる。

また、貫通孔４０を空けることは励振電極の配線図を簡便にすることができ、製造工程での断線を防ぐ効果がある。

図１（ｂ）で示したように音叉型水晶振動片２０は貫通孔４０内に励振電極を形成することで振動腕２１ａの溝部２７ｂの第１励振電極２３ｄが表裏でつながる。これにより図３（ｄ）で示す溝部２７ａと溝部２７ｂと溝部２７ｃと溝部２７ｄとが同電位になる。同様に振動腕２１ｂの溝部２７ａと溝部２７ｂとが溝部２７ｃと溝部２７ｄとが第２励振電極２５ｄでつながり同電位になる。

このように溝部２７の励振電極が表裏面で導通することは、図９（ｂ）で示す表面の細い接続電極１２３ａが不要になる。この接続電極１２３ａは表面の第１励振電極２３ｄと第１励振（側面）電極２３ｃとを接続させる電極である。同様に裏面には第２励振電極２５ｄと第２励振（側面）電極２５ｃとを接続させる接続電極１２５ａ（不図示）が形成されており、この接続電極１２５ａも不要となる。接続電極１２３ａ又は１２５ａは０．０１ｍｍ程度の線幅になるような箇所を形成しなければならないため断線などの問題が生じていたが、これらが不要となり断線の心配がなくなり、不良率が下がる。

つまり、図１（ａ）に示すような配線パターンに簡略化でき、同様に裏面も簡略化できる。また、本実施例の配線パターンは基部２９を広く使うことができるため、基部の他の配線を太くし断線しにくくすることや、静電気の放電反応により損傷されることを回避するなどの対策を講じやすくする。ただし、励振電極１２３ａは貫通孔４０内の励振電極の断線時における代替回路として形成しても良い。

≪実施形態２≫
実施形態１では貫通部４０を各振動腕２１に１つ形成したが、一対の振動腕２１の根元２６付近に貫通孔を設け、音叉型水晶振動片２０に４つの貫通孔を形成することで、より振動効率をあげＣＩ値を低減することができる。

たとえば図３（ｂ）の金属製の音叉ではＵの字型に曲げた金属板とそれを支える棒との接合点４１が点又は少ない面積で接合され、２倍振動を阻害しないような作りとなっている。しかし音叉型水晶振動片２０の振動椀２１は基部２９の面から突き出た格好となるため、基部２９が振動を抑制し、また振動を吸収することで振動効率を下げ、また振動の漏れの原因の一つになっていた。

このため実施形態２では図５（ａ）に示すように一対の振動腕２１の根元２６付近に励振電極を伴った貫通孔４０ｂを２箇所設けることで、電界を増強させ基部付近の振動を補助する。これにより貫通孔４０ｂは振動効率を上げることができる。

また、音叉型水晶振動片２０は図５（ｂ）に示すように根元２６の最下部のライン２６Ｌより溝部２７を基部側にずらし、溝部２７が基部２９側に食い込む形に形成してもよい。また、この音叉型水晶振動片２０の貫通孔４０ｂは最下部ライン２６Ｌより少し下に形成することで、上記と同様に振動効率を上げることができる。

しかし、貫通孔４０ｂは振動の補助をすることが目的なため、貫通孔４０ｂの大きさを大きくし過ぎると、電界強度が上がり過ぎて節（ｎｏｄｅ）の役目をしてしまう。これにより貫通孔４０ｂは、２倍振動を阻害することとなる。このように根元２６付近の貫通孔４０ｂは位置と大きさとが重要になるため、形成時に十分な注意が必要である。

＜音叉型水晶振動デバイスの製造工程＞
図６は音叉型水晶振動片２０の外形、溝部２７及び貫通孔を形成するための製造工程のフローチャートである。なお、図６の右図は図１のＣ−Ｃ断面部分についての単結晶水晶ウエハ１０の一部を示している。ただし、下記の製造工程は製造方法の一例を示したものであり、これに限るものでない。

図６のステップＳ１１１では、図６（ａ）で示すように研磨洗浄された単結晶水晶ウエハ１０にスパッタ法で金属膜３２を形成する。この金属膜３２はたとえばクロム（Ｃｒ）の下地膜に金（Ａｕ）を積層したものが用いられる。ステップＳ１１２では、金属膜３２の上にフォトレジストをたとえばスプレー法で全体を均一に塗布しレジスト膜３６を形成する（図６（ｂ））。

ステップＳ１１３では、音叉型水晶振動片２０の外形と貫通部４０とを有するフォトマスクを用いて露光し、露光されたフォトレジスト４２は、現像して除去する。（図６（ｃ））。

ステップＳ１１４では、エッチングによりレジスト膜３６で覆われていない金属膜３２の部分を除去し、次に単結晶水晶ウエハ１０に残るレジスト膜３６をすべて除去する（図６（ｄ））。

ステップＳ１１５では、再び水晶ウエハ１０及び金属膜３２の上にフォトレジストをたとえばスプレー法で全体を均一に塗布しレジスト膜３６を形成する（図６（ｅ））。

ステップＳ１１６では、溝部２７を有するフォトマスクを用いて露光し、露光されたフォトレジスト４２は、現像して除去する。（図６（ｆ））。

ステップＳ１１７では、金属膜３２がエッチングされ単結晶水晶ウエハ１０が現れている箇所を、水晶のエッチング液であるフッ酸を用いウェットエッチングすることで外形と貫通孔４０とを貫通させる（図６（ｇ）。
ステップＳ１１８では、レジスト膜３６で覆われていない金属膜３２の部分をエッチングにより除去する（図６（ｈ））。

ステップＳ１１９において現れた単結晶水晶ウエハ１０に対してフッ酸を用いてウェットエッチングする。このウェットエッチングはいわゆるハーフエッチングという途中までエッチングする作業により溝部２７を形成する（図６（ｉ））。
ステップＳ１２０では、残ったレジスト膜３６及び金属膜３２を除去する。すると貫通部４０を有する溝２７が形成される（図６（ｊ））。

＜電極の形成及び周波数調整及びパッケージングの工程＞
上記の製造工程で作成した音叉型水晶振動片２０は次に電極を形成し、周波数調整を行いパッケージングする。図７はその工程のフローチャートを示す。

ステップＳ１４１では、音叉型水晶振動片２０を純水で洗浄し、音叉型水晶振動片２０の全面に駆動電極としての励振電極などを形成するための金属膜３２を蒸着またはスパッタリング等の手法により形成する。

ステップＳ１４２では、スプレーを使って全面にフォトレジストを塗布する。音叉型水晶振動片２０には溝部２７などが形成されているため、溝部２７にも均一にフォトレジストを塗布する。

ステップＳ１４３では、第１電極パターン２３及び第２電極パターン２５と対応したフォトマスクを用意して、電極パターンをフォトレジスト層が塗布された水晶単結晶ウエハ１０に露光する。第１電極パターン２３及び第２電極パターン２５は音叉型水晶振動片２０の両面に形成する必要があるため、音叉型水晶振動片２０の両面を露光する。

ステップＳ１４４では、フォトレジスト層を現像後、感光したフォトレジスト層を除去する。残るフォトレジストは第１電極パターン２３及び第２電極パターン２５と対応したフォトレジスト層になる。さらに電極となる金属膜３２のエッチングを行う。すなわち、電極パターンと対応したフォトレジスト層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でエッチングし、次にクロム層をたとえば硝酸第２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。
続いて、ステップＳ１４５で、残ったフォトレジストを除去する。これらの工程を経て、音叉型水晶振動片２０には励振電極などが正確な位置及び電極幅で形成される。

これまでの工程により、第１電極パターン２３、第２電極パターン２５及び溝部２７及び貫通孔４０が形成された音叉型水晶振動片２０が得られた。
そこで、ステップＳ１４６では、図８（ｂ）で示すセラミック製のパッケージ５１に音叉型水晶振動片２０を導電性接着剤３１で接着する。具体的には、音叉型水晶振動片２０の基部２９を、配線層８１に塗布した導電性接着剤３１の上に載置して、導電性接着剤３１を仮硬化させる。次に、硬化炉で導電性接着剤３１を本硬化することにより音叉型水晶振動片２０を端子電極８２に対して接合する。

ステップＳ１４７では、さらに、音叉型水晶振動片２０の振動腕２１の先端にレーザー光を照射して、振動腕２１の錘金属層の一部を蒸散・昇華させ、質量削減方式による周波数調整を行う。
次に、ステップＳ１４８で、真空チャンバ内などに図８（ｂ）で示す音叉型水晶振動片２０を収容したパッケージ５１を移し、蓋体７１を封止材５７により接合する。
続いてステップＳ１４９で、最後に水晶振動デバイス５０の駆動特性などの検査を行い、水晶振動デバイス５０を完成させる。

＜水晶振動デバイス５０の構成＞
上記の水晶振動デバイス５０について、図面を参照して説明する。図８は、本発明の実施形態にかかる水晶振動デバイス５０の概略図を示している。図８（ａ）は全体斜視図であり、図８（ｂ）は断面図であり、図８（ｃ）は金属蓋体７１を取り外した上面図である。

表面実装型の水晶振動デバイス５０は、絶縁性のセラミックパッケージ５１と水晶振動デバイス５０のパッケージを覆う金属蓋体７１とからなる。金属蓋体７１は、コバール（鉄（Ｆｅ）／ニッケル（Ｎｉ）／コバルト（Ｃｏ）合金）製である。セラミックパッケージ５１は、アルミナを主原料とするセラミック粉末及びバインダ等を含むスラリーを用いたグリーンシートからプレス抜きされた底面用セラミック層５１ａ、壁用セラミック層５１ｂ及び台座用底面用セラミック層５１ｃからなる。パッケージを構成するセラミックパッケージ５１の材料として、アルミナを主原料とするセラミック粉末の代わりにガラスセラミックを使用したり、無収縮ガラスセラミック基板を用いたりしてもよい。図８（ｂ）から理解されるように、これら複数のセラミック層５１ａ〜５１ｃから構成されたパッケージは、キャビティ５８を形成し、このキャビティ５８内に、音叉型水晶振動片２０を実装する。

基部２９の配線パターンは、導電性接着剤３１と導通接続する接着領域を有している。音叉型水晶振動片２０は、底面用セラミック層５１ａと水平になるように導電性接着剤３１で接着されて、所定の振動を発生する。台座用セラミック層５１ｃの上面の一部には、音叉型水晶振動片２０の接着領域と導通を取る配線層８１が形成されている。セラミックパッケージ５１の下面に形成された少なくとも２つの端子電極８２は、不図示のプリント基板に表面実装された際の外部端子である。また、内部配線８３は配線層８１、端子電極８２を接続する電気的導通部である。壁用セラミック層５１ｂの上端にはメタライズ層があり、金属蓋体７１の接合のために、メタライズ層上に形成された低温金属ろう材からなる封止材５７が形成されている。壁用セラミック層５１ｂと金属蓋体７１は、封止材５７を介して溶着されている。

本実施形態では、一本の振動腕２１の表面と裏面に２箇所の溝部２７が形成されている場合で述べたが、一本の振動腕２１の表面と裏面に１箇所または３箇所以上の溝部を持つ複雑な音叉型水晶振動片２０でも同様な効果がある。

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、本発明の音叉型圧電振動片は、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、音叉型水晶振動片の上面図である。 （ｂ）は、（ａ）に描いた水晶振動子のＢ−Ｂ断面図である。 （ａ）は、円形の水晶単結晶ウエハである。 （ｂ）は、矩形の水晶単結晶ウエハである。 （ａ）は、金属板の２倍振動を示す図である。 （ｂ）は、金属製の音叉の２倍振動を示す図である。 （ｃ）は、音叉型水晶振動片２０の２倍振動を示す図である。 （ｄ）は、図１（ａ）の音叉型水晶振動片２０のＡ−Ａ断面図である。 （ａ）は、金属板の基本振動を示す図である。 （ｂ）は、金属板の２倍振動を示す図である。 （ｃ）は、金属板の３倍振動を示す図である。 （ｄ）は、金属板の４倍振動を示す図である。 実施形態２の音叉型水晶振動片２０で、振動腕２１の根元付近に貫通孔を設けた図である。 音叉型水晶振動片２０の外形、溝部２７及び貫通孔４０を製造する工程のフローチャートである。 電極の形成及び周波数調整及びパッケージングのフローチャートである。 （ａ）は実施形態にかかる水晶振動子５０の全体斜視図であり、（ｂ）は断面図であり、（ｃ）は金属蓋体７１を取り外した上面図である。 （ａ）は、従来の音叉型水晶振動片である。 （ｂ）は、励振電極部分の拡大図である。 （ｃ）は、（ａ）に描いた水晶振動子のＢ−Ｂ断面図である。

符号の説明

１０ … 円形の単結晶水晶ウエハ
１５ … 矩形の水晶単結晶ウエハ
１８ … 窓部
２０ … 音叉型水晶振動片
２１ … 振動腕
２３ … 第１電極パターン
２５ … 第２電極パターン
２６ … 根元（テーパー部）
２７ … 溝部
２８ … 連結部
２９ … 基部
３１ … 導電性接着剤
３２ … 金属膜
３６ … フォトレジスト層
４０、４０ｂ … 貫通孔
４２ … 露光されたフォトレジスト
５０ … 水晶振動デバイス
５１ … セラミックパッケージ
５７ … 封止材
５８ … キャビティ
７１ … 蓋体
８１ … 配線層
８２ … 端子電極
８３ … 内部配線

Claims (7)

1. 表面と裏面とを有する基部と、この基部から所定方向に延びる一対の振動腕と、この一対の振動腕に形成された表裏面及び側面の励振電極とを有する音叉型圧電振動片であって、
   前記振動腕の定常波の節（ｎｏｄｅ）の位置に、表裏面を貫通する第１貫通孔が形成されていることを特徴とする音叉型圧電振動片。
2. 前記振動腕の表面と裏面とに所定方向に延びる溝部が形成され、この溝部に前記第１貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の音叉型圧電振動片。
3. 前記第１貫通孔には励振電極が形成されており、この励振電極は表面の励振電極と裏面の励振電極とを導通させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の音叉型圧電振動片。
4. 前記一対の振動腕のうちの片方の表裏面の励振電極から他方の側面電極へと接続する接続電極が前記基部に形成されていないことを特徴とする請求項３に記載の水晶振動片。
5. 前記溝部は一対の振動腕のぞれぞれの表裏面に２以上所定方向にずれて形成されていることを特徴とする請求項２に記載の音叉型圧電振動片。
6. 前記基部から振動腕が延びる根元近傍に、前記表面の励振電極と裏面の励振電極とを導通させる第２貫通孔を有することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の音叉型圧電振動片。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の音叉型圧電振動片と、
   前記音叉型圧電振動片を収納するパッケージと、
   を備えることを特徴とする圧電デバイス。