水晶振子片及其制造方法

专利名称：水晶振子片及其制造方法
技术领域：
本发明涉及的水晶振子片由水晶片通过蚀刻加工而成，其特征在于，具有振动腿 和形成在所述振动腿上的平衡调整槽，所述振动腿设有表面、宽度比所述表面宽的背面、第 一侧面和第二侧面，以使所述振动腿的宽度随着从所述表面朝向所述背面而变大的方式形 成所述第一侧面和所述第二侧面，所述平衡调整槽，以使在与所述振动腿的纵向正交的截 面上力学地正交并穿过图心的两个主轴中的至少一方与所述表面或所述背面大致平行的 方式，与所述第一侧面和所述第二侧面的倾斜相对应地形成。进而优选为，本发明涉及的水晶振子片，所述平衡调整槽形成在所述表面或所述 背面，把形成所述平衡调整槽的面作为槽面，所述槽面与所述第一侧面形成的角度为 α、所述槽面与所述第二侧面形成的角度为β、所述平衡调整槽与所述第一侧面的距离为 Α、所述平衡调整槽与所述第二侧面的距离为B，则满足当α<β 时 Α<Β当α>β 时 Α>Β的关系。根据上述构成，可以使外形形状一直固定，可以在该状态下把倾斜的主轴借助平 衡调整槽调整为与水晶的X轴平行。由于存在产生位置偏移的可能性的仅仅是平衡调整槽 的位置，进而，槽的位置偏移对主轴的倾斜造成影响的程度，与现有例中因表背偏移而造成 的影响的程度相比非常小，所以，可以把漏振减小到可以忽视的程度。进而，本发明涉及的水晶振子片优选为，所述平衡调整槽形成在所述槽面内。根据上述构成，即使平衡调整槽的形成位置相对于设计值偏移地形成，由于平衡 调整槽体积相同，因而对主轴的朝向造成的影响小，犬致为可以忽视的程度，可以获得漏振 被抑制了的水晶振子片。进而，本发明涉及的水晶振子片优选为，所述平衡调整槽跨所述槽面和所述第一 侧面或所述第二侧面形成。根据上述构成，即使在振子小型化而使平衡调整槽不能收纳在振动腿内的情况 下，也可以形成平衡调整槽。与把平衡调整槽收纳在振动腿内的场合相比，槽形成位置的偏 移对主轴的倾斜造成的影响较大，但是即便如此，与现有的方法中表背偏移所造成的影响 相比，仍可以把位置偏移的影响抑制为较小。进而，本发明涉及的水晶振子片优选为，所述平衡调整槽形成有多个。进而，本发明涉及的水晶振子片优选为，在所述表面和所述背面的至少一方形成 有电场形成用的槽。进而，本发明涉及的水晶振子片优选为，所述电场形成用的槽兼用作所述平衡调整槽。本发明涉及的水晶振子片的制造方法的特征在于，具有外形形成工序，所述外形 形成工序对水晶片进行蚀刻，以使具有表面、宽度比所述表面宽的背面、第一侧面、和第二 侧面的振动腿的宽度随着从所述表面朝向所述背面而变大的方式形成所述振动腿；和槽形 成工序，所述槽形成工序对所述振动腿进行蚀刻，以使在与所述振动腿的纵向正交的截面上力学地正交并穿过图心的两个主轴中的至少一方与所述表面或所述背面大致平行的方 式，与所述第一侧面和所述第二侧面的倾斜相对应地形成平衡调整槽。进而，本发明涉及的水晶振子片的制造方法优选为，在所述外形形成工序中，在所 述水晶片的表面形成外形表面用蚀刻掩模，在所述水晶片的背面形成宽度比所述外形表面 用蚀刻掩模宽的外形背面用蚀刻掩模，在所述外形背面用蚀刻掩模中，当从与所述外形表面用蚀刻掩模的所述第一侧面 侧的端部对应的位置突出的第一突出部的长度为C、从与所述外形表面用蚀刻掩模的所述 第二侧面侧的端部对应的位置突出的第二突出部的长度为d、所述水晶片的厚度为t、所述 第一侧面侧的蚀刻角为α、所述第二侧面侧的蚀刻角为β时，满足c > tXtan(a-90° )d > tXtan(3-90° )的关系。根据上述构成，当第一侧面的残渣相对于槽面形成角度α时，背面蚀刻掩模与表 面蚀刻掩模相比长于tXtan(a -90° )，因而，通过蚀刻得到的斜面仅仅是从表面被蚀刻 了的斜面，形成形状一直固定不变的残渣。同样，第二侧面侧也仅仅是从表面被蚀刻了的斜 面，因而可以形成形状一直固定不变的残渣。因此，振子外形不会受到外形蚀刻掩模的表背 定位偏移的影响，而形成一直固定不变的外形。而且，由于蚀刻角α和β的大小不同，在该 状态下截面主轴与水晶的X轴不能平行，但是通过设置平衡调整槽，可以使主轴的一方与X 轴平行。因此，产生定位偏移的仅仅是平衡调整槽的位置，而即便在产生其定位偏移的情况 下，所造成的主轴的倾斜程度也远远小于现有的方法中因表背定位偏移所造成的主轴的倾 斜，可以稳定地获得没有漏振的振子。进而，本发明涉及的水晶振子的制造方法优选为，当所述外形表面用蚀刻掩模与 所述外形背面用蚀刻掩模的位置对合精度为士P时，满足c = tXtan(a-90° )+kl，d = tXtan(3-90° )+k2，其中，K1>P且K2>P的关系。根据上述构成，由于掩模偏置量kl、k2被设定为大于掩模的位置对合精度ρ的值， 因而，即使在装置的定位误差造成表面的蚀刻掩模与背面的蚀刻掩模位置错位的情况下， 第一侧面上也形成从表面蚀刻的一个斜面，形成一直固定不变的残渣。另外同样地，在第二 侧面上也形成从表面蚀刻的一个或两个斜面，形成一直固定不变的残渣。因此，外形形状一 直固定而不会受到表背偏移的影响。进而，本发明涉及的水晶振子的制造方法优选为，在所述槽形成工序中，在所述表 面和所述背面的至少一方形成具有用来形成所述平衡调整槽的槽形成用开口部的槽用蚀 刻掩模，所述槽形成用开口部与所述第一侧面的距离为a、所述槽形成用开口部与所述第 二侧面的距离为b，则满足当α<β 时 a<b当α>β 时 a>b
的关系。
进而，本发明涉及的水晶振子的制造方法优选为，把形成所述平衡调整槽的面作 为槽面，把所述平衡调整槽形成在所述槽面内。根据上述构成，把平衡调整槽形成在振动腿的内部，因而即使平衡调整槽的位置 相对于设计值偏移，由于槽的体积不变，因此位置偏移的影响少、漏振被抑制为较小。进而，本发明涉及的水晶振子的制造方法优选为，把形成所述平衡调整槽的面作 为槽面，跨所述槽面和所述第一侧面或所述第二侧面形成所述平衡调整槽。根据上述构成，即使在振子小型化而使平衡调整槽不能收纳在振动腿内的情况 下，也可以形成平衡调整槽。虽然与把平衡调整槽收纳在振动腿内的场合相比，槽形成位置 的偏移对主轴的倾斜造成的影响较大，但是，与现有的方法中的表背偏移误差相比也可以 把位置偏移的影响抑制为较小。根据本发明涉及的水晶振子的制造方法，具有完全不会受到蚀刻掩模位置偏移的 影响的外形形状，通过位置偏移的影响非常小的平衡调整槽调整平衡，因此，可以获得把漏 振抑制在可以忽视的程度的水晶振子片。


图1 (a)是本发明涉及的水晶振子的轴测图，图1 (b)是图1 (a)的AA’截面的放大图。图2 (a) 图2(d)是表示本发明涉及的水晶振子片的制造工序的截面工序图(1)。图3 (a) 图3(e)是表示本发明涉及的水晶振子片的制造工序的截面工序图(2)。图4是图3(b)的状态中的一方的振动腿的放大图。图5是用来对平衡调整槽的最合适位置等进行说明的表示振动腿模型的图。图6是本发明涉及的另一水晶振子片的图。图7是用来说明图6所示振动腿的制造方法的图。图8是表示本发明涉及的又一个水晶振子片的图。图9是用来说明图8所示振动腿的制造方法的图。图10是表示本发明涉及的又一个水晶振子片的图。图11(a)是表示本发明涉及的又一个水晶振子片的轴测图，图11(b)是图11(a) 的AA’截面的放大图。图12(a)是表示本发明涉及的又一个水晶振子片的轴测图，图12(b)是图12(a) 的A’ A截面的放大图。图13(a)是表示本发明涉及的又一个水晶振子片的轴测图，图13(b)是图13(a) 的AA’截面的放大图。图14是表示本发明涉及的又一个水晶振子片的图。图15是表示水晶片的图。图16(a)是表示水晶振子片的正面图，图16(b)是表示图16(a)的AA’截面图的 一例的图，图16(c)是表示图16(a)的AA’截面图的另一例的图。图17(a) 图17(e)是表示现有技术中的水晶振子片的制造工序的截面工序图。图18是现有技术中的水晶振子片振动腿的截面图。
图19(a)是表示水晶振子的轴测图，图19(b)是表示图19(a)的AA’截面图的一例中的振动方向的图，图19(c)是表示AA’截面图的另一例中的振动方向的图。图20(a)是表示水晶蚀刻残渣的一例的截面图，图20(b)是表示水晶蚀刻残渣的另一例的截面图。图21 (a)是表示蚀刻掩模无错位的场合的振动腿的截面图，图21 (b)是表示蚀刻 掩模发生错位的场合的振动腿的截面图。图22(a)是表示振动腿的截面中的表面与背面的位置错位的图，图22(b)是表示 图22(a)中的振动腿的截面的主轴的偏角的图。图23是表示水晶振子片的制造工序中的表面的蚀刻掩模与背面的蚀刻掩模的位 置错位，及与主轴的偏角的关系的图。
具体实施例方式下面用

本发明涉及的水晶振子片及其制造方法。但是，本发明的技术范 围不限于这些实施方式，请留意本发明请求保护的技术范围中记载的发明及其等同物所涉 及的点。本发明涉及的水晶振子片的特征在于振动腿的截面形状上，因而以下只要对水晶 振子片的振动腿的截面形状进行说明。图1是表示本发明涉及的水晶振子片的图。图1(a)表示水晶振子片的轴测图，图1(b)是图1(a)的AA’截面的放大图。如图1(a)所示，本发明涉及的水晶振子片310由支撑部311、基部312、第一振动 腿313以及第二振动腿314构成。在第一振动腿313上形成第一平衡调整槽340，在第二振 动腿上形成第二平衡调整槽350。如图1(b)所示，水晶振子片310的第一振动腿313设有宽度相互不同的表面321、 背面323、由一个斜面形成的第一侧面320、以及由一个斜面形成的第二侧面322。另外，表 面321的宽度被设定为小于背面323的宽度。第一侧面的表面端部321a与第一侧面的背面端部323a的宽度方向(X轴方向)的 差为C、第二侧面侧的表面端部321b与第二侧面侧的背面端部323b的宽度方向的差为D、 第一侧面侧的蚀刻角度为α、第二侧面侧的时刻角度为β、以及第一振动腿313的厚度为 t时，以下两个式子的关系成立C = tXtan(a-90° )D = t X tan (β -90° )另外，在α < β的场合，平衡调整槽340被设置在表面321上的靠第一侧面320 的位置。即，平衡调整槽340的第一侧面侧端部Q与第一侧面侧端部321a的距离为A、平衡 调整槽340的第二侧面侧端部P与第二侧面侧端部321b的距离为B时，A < B。通过如此 构成第一振动腿313，在与振动腿313的纵向正交的截面上力学地(力学的(二 )正交的穿过 图心的两个主轴360的一方，被形成为与表面321大致平行。在此，所谓大致平行，是指仅 仅产生对特性不造成影响的程度的漏振这样的程度的平行程度。如图1所示那样制造出的水晶振子片310，即使在平衡调整槽340和350的位置从 设计值偏移1 2μπι的情况下，也几乎不产生漏振。这一点，与现有的方法中在发生相同 程度的表背偏移的情况下产生大量漏振的情况相对照。
下面用图2和图3说明本发明涉及的水晶振子片的制造方法的一例。图2(a)示出，在板厚被调整为t的水晶片300的两面，通过溅射、蒸镀、电镀等形 成了金属耐腐蚀膜200a、200b。金属耐腐蚀膜200a、200b可以在底层采用Cr、在表层采用 Au等。进而，在该金属耐腐蚀膜200a、200b的表面分别形成光刻胶201a和201b。接着，如图2(b)所示，使用外形表面用光掩模202和外形背面用光掩模204这两 片光掩模，通过双面校准装置(未图示)对外形表面用光掩模202和外形背面用光掩模204 的表背位置进行位置对齐，将光刻胶201a和201b曝光。
接着，如图2(c)所示，使光刻胶201a、201b显影，把所得到的图形作为掩模将金属 耐腐蚀膜200a、200b印刻形成振子形状，形成金属耐腐蚀膜的蚀刻掩模207a、207b。然后，将光刻胶201a、201b剥离，在形成了外形蚀刻掩模的水晶片的表背两面形 成光刻胶209。然后，如图2 (d)所示，使用槽表面用光掩模213和槽背面用光掩模214这两张光 掩模将光刻胶209曝光。接着，如图3(a)所示，曝光后的使光刻胶209显影，在外形蚀刻掩模207a和207b 上形成槽用抗蚀图形203a、203b。然后，如图3(b)所示，把形成有金属耐腐蚀膜的蚀刻掩模207a、207b、以及槽用抗 蚀图形203a、203b的水晶片300浸渍到含有氟酸的蚀刻液中，把未被金属耐腐蚀膜的蚀刻 掩模207a、207b覆盖的部分的水晶溶解。此时的蚀刻，一直进行到至少在图1所示的第一 侧面320以及第二侧面322的中途看不到棱线为止。由此，第一侧面320以及第二侧面322 分别由一个斜面形成。然后，如图3(c)所示，作为槽用抗蚀图形203a、203b掩模，将蚀刻掩模207a、207b 蚀刻，在成为振动腿的外形形状的水晶上形成槽表面用蚀刻掩模208a和槽背面用蚀刻掩 模 208b。然后如图3 (d)所示，把槽表面用蚀刻掩模208a和槽背面用蚀刻掩模208b作为掩 模把水晶片浸渍到含有氟酸的蚀刻液中，进行槽部的蚀刻，形成平衡调整槽340、350。平衡 调整槽340、350的蚀刻量，是使振动腿的主轴与水晶的X轴平行、而且不产生漏振的量。然后，如图3 (e)所示，将蚀刻掩模208a、208b剥离，形成水晶振子片310的振动腿 313、314。图4是图3(b)的状态中的一方的振动腿的放大图。如图4所示，把水晶片的图中的上面(表面)作为槽面324 (参照图1 (b))，在槽用 抗蚀图形203a上设有槽形成用开口部215。第一侧面侧的蚀刻角度为α、第二侧面侧的蚀刻角度为β时，在α < β的情况 下，槽形成用开口部215设置在靠第一侧面侧。而且，当槽形成用开口部215的第一侧面侧 端部与外形用蚀刻掩模的第一侧面侧端部的距离为a、槽形成用开口部215的第二侧面侧 端部与外形用蚀刻掩模的第二侧面侧端部的距离为b时，满足a <b的关系。在α > β 的场合，设定为a > b。根据上述构成，在蚀刻槽而形成平衡调整槽340时，被设定成取得振 动腿的平衡而且使漏振为零的量。后文中详细描述槽用抗蚀图形203a的设定。外形背面用蚀刻掩模204的振动腿图形的宽度被设定为大于外形表面用蚀刻掩 模202的振动腿图形的宽度。因此，如图4所示，背面的蚀刻掩模207b的宽度被形成为大于表面的蚀刻掩模207a的宽度。在蚀刻掩模207b上，在作为水晶的结晶轴360的-X侧的 第一侧面侧的端部形成第一突出部(第一突出量c)、在作为+X侧的第二侧面侧的端部形成 第二突出部(第二突出量d)。如图4所示，水晶片300被蚀刻了的面303 (蚀刻后变成第一侧面)与表面的 蚀刻角度为α、水晶片300的板厚为t时，第一突出部的第一突出量c被设定为大于 t X tan (α-90° )。SP，设定为 c > t X tan ( α-90° )。另外，水晶片300被蚀刻了的面304(蚀刻后变成第二侧面)与表面的蚀刻角度 为β时，第二突出部的第二突出量d被设定为大于tXtan(i3-90° )。即，设定为d> t X tan (β -90° )。另外，在图2和图3所示的制造过程中，背面的蚀刻掩模207b的第一侧面侧的掩 模偏置量为kl、第一突出部的第一突出量c为c = tXtan(a-90° )+kl。在此，所使用的 双面校准装置的精度为士P时，掩模偏置量kl的值被设定为比ρ大的值，即kl > ρ。当双面校准装置的精度为士 lym，掩模偏置量kl的值例如被设定为2μπι。在此，当角度(α-90° )的值大概为1°时，第一突出部c(ym)的值被设定为，c(ym)= t(ym)X0.017+2ymo通过进行这样的设定，即使在双面校准装置的精度内发生表面的蚀 刻掩模207a与背面的蚀刻掩模207b的位置错位，第一侧面也不会受到所述位置错位的影 响。即，在第一侧面形成从表面蚀刻成的一个斜面，而在第一侧面形成一直固定不变的残 渣。另外，在图2和图3所示的制造过程中，背面的蚀刻掩模207b的第二侧面侧的掩 模偏置量为k2、第二突出部的第二突出量d为d = tXtan(i3-90° )+k2。在此，所使用的 双面校准装置的精度为士P时，掩模偏置量k2的值被设定为比ρ大的值，即k2 > ρ。当双面校准装置的精度为士 lym，掩模偏置量kl的值例如被设定为2μπι。在 此，当角度(β-90° )的值大概为2°时，第二突出部d(ym)的值被设定为，d(ym)= t(ym)X0. 035+2ymo通过进行这样的设定，即使在双面校准装置的精度内发生表面的蚀 刻掩模207a与背面的蚀刻掩模207b的位置错位，第二侧面也不会受到所述位置错位的影 响。因此，在第二侧面形成从表面蚀刻成的一个斜面，而在第二侧面形成一直固定不变的残 渣。经过图2和图3所示制造过程制造成的水晶振子片310的振动腿313，即使表面 的蚀刻掩模207a与背面的蚀刻掩模207b的位置偏移发生在双面校准装置的精度(不足 2ym)以下，也不会受到其位置偏移的影响。另外，第一侧面320的蚀刻角α约为91°、第二侧面322的蚀刻角β约为92°。 因此，图1所示第一侧面320侧的表面321的端部321a与第一侧面320侧的背面端部323a 的宽度方向的差C 一直为tXO. 017。另外，第二侧面322侧的表面端部321b与第二侧面 322侧的背面端部323b的宽度方向的差D —直为tXO. 035。这样，在第一侧面320侧和第二侧面322侧分别产生一直相同的残渣。进而，在第 一侧面320侧和第二侧面322侧产生的残渣与平衡调整槽340的平衡得以被调整。因此， 本发明涉及的水晶振子片310的振动腿313的截面的主轴的一方与表面大致平行，漏振得 以被抑制。在现有方法的场合，蚀刻掩模的位置发生偏移时，第一侧面和第二侧面都会受到影响，而形成各种各样的残渣，产生较强的漏振。对此，本发明涉及的水晶振子片310，即使 蚀刻掩模的位置发生偏移，也在第一侧面和第二侧面上一直形成一定的残渣，并形成以与 其取得平衡的方式进行调节的平衡调整槽。尽管蚀刻掩模位置错位也会造成平衡调整槽的 位置偏移，但是由于平衡调整槽的位置偏移的影响非常小，所以能够获得几乎没有漏振的 水晶振子片。 在图2和图3所示的制造过程中，第一侧面的蚀刻角α约为91°，第二侧面的蚀 亥Ij角β约为92°。但是，蚀刻角α、β因水晶片的切割角或蚀刻条件等而不同，所以，结
合这些条件来决定第一突出量C、第二突出量d。优选为，槽形成用开口部的两个端部，如图4所示那样，都在外形用蚀刻掩模的端 部形成在侧蚀刻(寸< K工7 f > ^ )的蚀刻加工余量的宽度的内侧。这样一来，蚀刻之 后在槽面内形成平衡调整槽，即使平衡调整槽的位置发生偏移平衡调整槽的体积也不会改 变，较少对主轴的倾斜造成大的影响。这里说的侧蚀刻，是指相对于蚀刻掩模主面在水平方 向进行的蚀刻。图5是用来说明平衡调整槽的最合适位置等的表示振动腿模型的图。振动腿截面的主轴的方向由振动腿的截面形状决定。具体来说，当关于以振动腿 的截面的图心为原点且横轴与X轴平行的直角坐标系的振动腿截面的截面复合转矩大致 为O时，振动腿截面具有与X轴大致平行的主轴。以下，根据图5所示的振动腿的截面，说 明振动腿截面以具有大致平行于X轴的主轴的方式设计平衡调整槽的方法。首先，振动腿模型的截面分为线对称的梯形部分S1 (上边=W1、底边(WfWJW2)、高 度t)、三角形部分S2(底边:w3、高度t)、平衡调整槽部分s3。平衡调整槽的截面因水晶的特性等的原因而不是正规的长方形，但是为了简化计 算，本实施例中把它当作长方形。而且，梯形部分S1所包含的左侧的三角形部分S4，与图1 中形成在第一侧面320侧的第一残渣部分相当。进而，梯形部分S1所包含的右侧的三角形 部分S5和三角形部分S2的合计与图1中形成在第二侧面322侧的第二残渣部分相当。振动腿模型的截面整体的图心为Otl，截面复合转矩为Mtl、梯形部分S1的图心为O1, 关于O1的截面复合转矩为M1、三角形部分S2的图心为02，关于O1的截面复合转矩为M2、平 衡调整槽部分的图心为O3，关于O1的截面复合转矩为M3。而且，用于计算的坐标轴(横轴 χ、纵轴y)，被设定为以S1的图心O1为原点、且坐标轴的横轴与水晶片的X轴平行的直角坐 标系。该坐标系称作本坐标系。梯形部分S1的面积A1为t (WJW2)，梯形部分的S1的从图心O1到底边为止的距离 Y1为t/3((2ff2+3ff1)/(2ff2+2ff1))0由于梯形部分S1为线对称的图形，所以，关于图心O1的截 面复合转矩M1为0。 三角形部分S2的面积A2为W3t/2，自振动腿模型的底边的端部与图心O2的距离 X2为(2W3+W2)/3，图心O2与底边的距离y2为t/3。因此，图心O2在本坐标系中的χ座标为 Α/2+(2Ι2+Ι3)/3，γ座标为ν^α-^+β^/^+ΖΑ))。三角形部分S2的关于图心O2的截 面复合转矩M2’为-W3t/72 (2ff2+ff3)。使用M2，，利用公知的平行轴的定理求得关于O1的截面 复合转矩M2,于是成为下式(1)
剛^警矾等Kf+平Hht^)…⑴
平衡调整槽部分S3的面积为A3、本坐标系中的χ座标为x3、y座标为y3。平衡调 整槽部分的关于图心O3的截面复合转矩为M’ 3。使用Μ’ 3，利用公知的平行轴的定理求得 关于O1的截面复合转矩M3为M，3-A3x3y30
振动腿模型的截面整体的面积Atl为AfA2-A3,所以，为WWAW2HW3V^-A3t5另外， 振动腿模型的截面整体的图心0。的本坐标系中的χ座标χ。与下式(2)相当、y座标yQ与下 式⑶相当<formula>formula see original document page 15</formula>
关于O1的振动腿模型的截面整体的截面复合转矩Mtl由MfM2-M3表示，因而成为下 式⑶
W n Wjt2 i9w w、 W,t fn, 2Wj + W3 ^ tf, 2W2 + 3W,) M, A
…(4) 使用M。，利用公知的平行轴的定理求得关于0。的振动腿模型的截面整体的截面复 合转矩M’…于是成为下式(4)
r Wt身平山]<formula>formula see original document page 15</formula>在此，只要以使M’ Q = 0的方式对作为关于平衡调整槽的参数的A3、X3以及73进行设定即可。由于WpWyW3以及t已知，因而使用式(4)可以求得平衡调整槽的大小以及 最适合位置。图5对在振动腿的上面存在一个平衡调整槽的情况下进行了说明，但是，如后 述那样，当平衡调整槽位于振动腿的其它位置时、不是一个而是存在多个的情况下，通过同 样的计算方法也可以求得最合适位置或平衡调整槽的大小。采用本发明涉及的水晶振子片的制造方法，即使蚀刻掩模的位置发生偏移，也可以在第一侧面和第二侧面一直形成一定的残渣。按照上述设计方法设置平衡调整槽，就可 以使残渣与平衡调整槽抵消，能够获得几乎没有漏振的水晶振子片。虽然蚀刻掩模的位置 偏移有造成平衡调整槽的位置也从设计位置偏移的可能性，但是平衡调整槽的位置偏移的 影响非常小。例如，W1 = 150 μ m、W2 = 3. 5 μ m、W3 = 3. 5 μ m、t = 200 μ m、A3 = 750 μ m2、x3 ="14. 6 μ m、y3 = 75. 7 μ m时，从式(4)得出Μ，β=129μ 114 — 0，成为设计上几乎不产 生漏振的状况。上述数值为一个例子。漏振为零的平衡调整槽位置、深度等因各种条件而多少有所不同。为此，改变平衡 调整槽的位置、深度进行前期试验，设定使漏振变为零的最合适的值，从而可以可靠发挥本 发明的效果。图6是表示本发明涉及的另一水晶振子片的图。例如，在振子腿小型化的场合，考虑有时难以在槽面321中收纳平衡调整槽340。 于是，图6中，在振动腿313上与第一侧面320相交地构成平衡调整槽340。因此，平衡调整 槽340的第一端部Q位于第一侧面320上，第二端部Q位于表面321上。在图6所示的水晶 振子片的场合，与把平衡调整槽340收纳在表面321的内部的场合相比，平衡调整槽340的 位置偏移容易对主轴的倾斜造成影响。但是，在图6所示的水晶振子片的场合，与现有的水 晶振子片的表背偏移相比较，则减少了位置偏移造成的影响、成为漏振得以被抑制的振子。图7是用来说明图6所示振动腿的制造方法的图。图7是图3(b)的状态中的一 方的振动腿的放大图。g卩，是和与图1对应的图4的关系同样地，对应于图6的图。图7所示槽用抗蚀图形203a为，槽形成用开口部的端部中的一方，在外形用蚀刻 掩模的端部形成在侧蚀刻的蚀刻加工余量位置的外侧，另一方在外形用蚀刻掩模的端部形 成在侧蚀刻的蚀刻加工余量位置的内侧。通过所述槽用抗蚀图形203a，如图6所示的振动 腿的截面那样，平衡调整槽340跨槽面324和第一侧面320形成。另外，在图6和图7中的 例子中，平衡调整槽340跨槽面324和第一侧面形成，但是也能够以跨槽面324和第二侧面 322形成的方式构成。图8是表示本发明涉及的又一个水晶振子片的图。图1和图6的例子中，平衡调整槽被设置在表面321侧，但是如图8所示，也可以 在振动腿313上把平衡调整槽340设置在背面323侧。槽面324与第一侧面320形成的角 度为α、槽面324与第二侧面322形成的角度为β、背面端部323a与平衡调整槽端部Q的 距离为A、背面端部323b与平衡调整槽端部P的距离为B。在α > β的场合，平衡调整槽 340在背面323上设置在靠第二侧面322的位置。即，Α>Β。通过把平衡调整槽340设置 在背面323侧，不仅在与振动腿313的纵向正交的截面上力学地正交并穿过图心的两个主 轴360的一方与表面321大致平行地形成，而且，振动腿的重心来到表面321与背面323的 中心附近，所以进一步具有使振动更为稳定的效果。
图9是用来说明图8所示振动腿的制造方法的图。 图9是图3(b)的状态中的一方的振动腿的放大图。即，是和与图1对应的图4的 关系一样地，与图8对应的图。如图8所示，通过配置槽用抗蚀图形203b，而在背面323侧构 成平衡调整槽340。槽用抗蚀图形203b的距离e与图8的距离A对应、槽用抗蚀图形203b 的距离f与图8的距离B对应。图9中的其它构成全部与图4相同。如图8和图9所示，即使槽面324位于振动腿截面的背面323侧，槽面324与第一 侧面以及第二侧面形成的角度α、β，以及平衡调整槽340与第一侧面和第二侧面的距离 Α、Β的关系，最好也与槽面324位于振动腿截面的表面321的场合相同。即，优选为满足α < β 时，A < Bα > β 时，A > B的关系。另外，与图6同样，平衡调整槽340也可以跨槽面324和第一侧面320或第二侧面 322形成。图10是表示本发明涉及的又一个水晶振子片的图。图1和图6的例子中，平衡调整槽被设置在表面321侧，但是也可以如图10所示， 振动腿313中，把平衡调整槽340设置在第一侧面320侧。另外，同样地，也可以把平衡调 整槽340设置在第二侧面322侧。图11(a)表示本发明涉及的又一个水晶振子片的轴测图，图11(b)是图11(a)的 AA'截面的放大图。图11为在振动腿313、314的各自的表面和背面设置了一条平衡调整槽的例子。 艮口，在振动腿313的表面321设置平衡调整槽341、在背面323上设置平衡调整槽342、在振 动腿314的表面设置平衡调整槽351、在背面设置了平衡调整槽352 (未图示)。图12(a)表示本发明涉及的又一个水晶振子片的轴测图，图12 (b)是图12(a)的 AA'截面的放大图。图12是在振动腿313、314各自的表面和背面形成有电场形成用的槽的场合，进一 步设置了平衡调整槽的例子。即，在形成有电场形成用的槽380、381的振动腿313的表面 321设置平衡调整槽341，在形成有电场形成用的槽382、383的振动腿313的背面323设置 平衡调整槽342。另外，在形成有电场形成用的槽390、391的振动腿314的表面设置平衡调 整槽351、同样在形成有电场形成用的槽的振动腿314的背面设置平衡调整槽。平衡调整槽不必为一个，如图11和图12所示，可以对应于水晶振子片的特性和条 件在振动腿上设置多个平衡调整槽。图13(a)表示本发明涉及的又一个水晶振子片的轴测图，图13 (b)是图13(a)的 AA'截面的放大图。图13是在振动腿313、314各自的表面和背面形成有电场形成用的槽的场合，通过 调整所述电场形成用的槽的截面面积，而兼具平衡调整槽的功能的例子。即，通过把振动腿 313的表面321的电场形成用的槽380’和背面323的电场形成用的槽383’的截面面积形 成得较大，而使其具有了平衡调整槽的功能。而且同样地，通过把振动腿314的表面的电场 形成用的槽390’和背面的电场形成用的槽的截面面积形成得较大，而使其具有平衡调整槽 的功能。
图14是表示本发明涉及的又一个水晶振子片的图。
上述例子中，表示了由一个斜面形成第二侧面322的情况。但是，在板厚t较厚的 情况下，蚀刻会消耗时间。于是，如图14所示，也可以由两个斜面(322a和322b)形成第二 侧面322。在由两个斜面形成第二侧面322的场合，第二侧面侧的表面端部321b与背面端 部323b之差加上所述量而成为D’，必须重新较多地计算在第二侧面侧形成的残渣的量。即 使在由两个斜面形成第二侧面322的场合，只要蚀刻时间一定，就可以使形成在第二侧面 侧的第二残渣的量一直固定不变，因而如上所述，借助平衡调整槽可以防止漏振的发生。如上所述，平衡调整槽可以形成在振动腿313的表面321侧(参照图1和图6)、可 以形成在背面323 (参照图8)、也可以形成在第一侧面320或第二侧面322 (参照图10)。另外，平衡调整槽也可以形成在振动腿313的表面321和背面323的双方(参照 图11 图13)，所形成的个数以及大小可以进行任意选择。在平衡调整槽形成在振动腿313 的表面321和背面323双方的场合，由表面的槽、背面的槽分担担负平衡调整槽的平衡调整 效果，因而可以减小各个槽的体积，在尺寸方面有利。另外，平衡调整槽可以形成在振动腿 的纵向整体，也可以形成在其一部分。另外，用于形成振动臂的外形以及平衡调整槽的蚀刻，可以采用实施例所示的分 为外形用蚀刻掩模和槽用蚀刻掩模的蚀刻掩模，也可以采用兼用作外形用蚀刻掩模和槽用 蚀刻掩模的蚀刻掩模。在上述说明中，以双腿音钗型的水晶振子片为例进行了说明，但是本发明也可以 适用于双腿音钗型以外的水晶振子片，例如可适用于单腿、三腿、四腿或五腿音钗型等的水 晶振子片。另外，本发明涉及的水晶振子片可以作为用作频率基准的水晶振子片进行使用。 在该场合，由于抑制了漏振，因而更具有水晶阻抗被抑制得很低这样的作用效果。
权利要求
一种水晶振子片，所述水晶振子片由水晶片通过蚀刻加工而成，其特征在于，具有振动腿和形成在所述振动腿上的平衡调整槽，所述振动腿设有表面、宽度比所述表面宽的背面、第一侧面和第二侧面，以使所述振动腿的宽度随着从所述表面朝向所述背面而变大的方式形成所述第一侧面和所述第二侧面，所述平衡调整槽，以使在与所述振动腿的纵向正交的截面上力学地正交并穿过图心的两个主轴中的至少一方与所述表面或所述背面大致平行的方式，与所述第一侧面和所述第二侧面的倾斜相对应地形成。
2.如权利要求1所述的水晶振子片，其特征在于，所述平衡调整槽形成在所述表面或 所述背面。
3.如权利要求2所述的水晶振子片，其特征在于，把形成所述平衡调整槽的面作为 槽面，所述槽面与所述第一侧面形成的角度为α、所述槽面与所述第二侧面形成的角度为 β、所述平衡调整槽与所述第一侧面的距离为Α、所述平衡调整槽与所述第二侧面的距离为 B，则满足当α<β时Α<Β当α>β时Α>Β的关系。
4.如权利要求3所述的水晶振子片，其特征在于，所述平衡调整槽形成在所述槽面内。
5.如权利要求3所述的水晶振子片，其特征在于，所述平衡调整槽跨所述槽面和所述 第一侧面或所述第二侧面形成。
6.如权利要求1或2所述的水晶振子片，其特征在于，所述平衡调整槽形成在所述第一 侧面或所述第二侧面上。
7.如权利要求1 6中的任一项所述的水晶振子片，其特征在于，所述平衡调整槽形成 有多个。
8.如权利要求1 7中的任一项所述的水晶振子片，其特征在于，在所述表面和所述背 面的至少一方形成有电场形成用的槽。
9.如权利要求8所述的水晶振子片，其特征在于，所述电场形成用的槽兼用作所述平衡调整槽。
10.一种水晶振子片的制造方法，其特征在于，具有外形形成工序，所述外形形成工序对水晶片进行蚀刻，以使具有表面、宽度比所述表面 宽的背面、第一侧面、和第二侧面的振动腿的宽度随着从所述表面朝向所述背面而变大的 方式形成所述振动腿，和槽形成工序，所述槽形成工序对所述振动腿进行蚀刻，以使在与所述振动腿的纵向 正交的截面上力学地正交并穿过图心的两个主轴中的至少一方与所述表面或所述背面大 致平行的方式，与所述第一侧面和所述第二侧面的倾斜相对应地形成平衡调整槽。
11.如权利要求10所述的水晶振子片的制造方法，其特征在于在所述外形形成工序中，在所述水晶片的表面形成外形表面用蚀刻掩模，在所述水晶 片的背面形成宽度比所述外形表面用蚀刻掩模宽的外形背面用蚀刻掩模，在所述外形背面用蚀刻掩模中，当从与所述外形表面用蚀刻掩模的所述第一侧面侧的端部对应的位置突出的第一突出部的长度为C、从与所述外形表面用蚀刻掩模的所述第二 侧面侧的端部对应的位置突出的第二突出部的长度为d、所述水晶片的厚度为t、所述第一 侧面侧的蚀刻角为α、所述第二侧面侧的蚀刻角为β时，满足 c > tXtan(a-90° ) d > tXtan(3-90° ) 的关系。
12.如权利要求11所述的水晶振子片的制造方法，其特征在于当所述外形表面用蚀刻掩模与所述外形背面用蚀刻掩模的位置对合精度为士P时，满足<formula>formula see original document page 3</formula>其中，kl > 且1^2 > ρ 的关系。
13.如权利要求11或12所述的水晶振子片的制造方法，其特征在于在所述槽形成工序中，在所述表面和所述背面的至少一方形成具有用来形成所述平衡 调整槽的槽形成用开口部的槽用蚀刻掩模，所述槽形成用开口部与所述第一侧面的距离为a、所述槽形成用开口部与所述第二侧 面的距离为b，则满足 当α<β时a<b 当α>β时a>b 的关系。
14.如权利要求13所述的水晶振子片的制造方法，其特征在于把形成所述平衡调整 槽的面作为槽面，把所述平衡调整槽形成在所述槽面内。
15.如权利要求13所述的水晶振子片的制造方法，其特征在于把形成所述平衡调整 槽的面作为槽面，跨所述槽面和所述第一侧面或所述第二侧面形成所述平衡调整槽。
全文摘要
本发明的水晶振子片及其制造方法，提供一种即使振动腿的截面形状不是对称式的，也具有与X轴平行的主轴，并抑制了漏振发生的水晶振子片及这样的水晶振子片的制造方法。水晶振子片及其制造方法为，水晶振子片具有振动腿和形成在所述振动腿上的平衡调整槽，所述振动腿设有表面、比所述表面宽的背面、第一侧面、和第二侧面，以使所述振动腿的宽度随着从所述表面朝向所述背面而变大的方式形成所述第一侧面和所述第二侧面，所述平衡调整槽，以使在与所述振动腿的纵向正交的截面上力学地正交并穿过图心的两个主轴中的至少一方与所述表面或所述背面大致平行的方式，与所述第一侧面和所述第二侧面的倾斜相对应地形成。
文档编号H01L41/22GK101803188SQ200880106799
公开日2010年8月11日 申请日期2008年9月12日 优先权日2007年9月13日
发明者加藤晶子 申请人:西铁城控股株式会社