JPS5821965B2 - 音叉型圧電振動子の側面電極形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は腐蝕抜き加工により形成される超小型の音叉型
圧電振動子の側面電極形成方法に関する。

本発明の目的は、腐蝕抜き加工により形成される音叉型
圧電振動子に側面電極を簡易的に形成し、より高性能な
音叉型圧電振動子を安価に得ることにある。

近来、水晶発振式電子腕時計の普及に伴い、時間標準と
しての水晶振動子にはさらに小型化、高性能化、低価格
化が要求されている。

このため、従来の機械加工による水晶振動子に変って、
腐蝕抜き加工による水晶振動子が実用化され、その普及
が期待されている。

しかし、該水晶振動子は従来の機械加工振動子に比較し
、小型化、低価格化においては優れているが、性能面に
おいて不充分である。

性能面でとりわけＣＩ値が高いという点で劣っており、
腐蝕抜き加工による超小型振動子の普及に大きな阻害要
因となっている。

ＣＩ値の高い原因は、従来の腐蝕抜き加工により形成さ
れる水晶振動子が、その腐蝕加工面である側面に電極を
有さないことに起因する。

第１図に従来の側面電極を有さない腐蝕抜き加工による
水晶振動子の一例を示す。

第１図Ａに該水晶振動子の平面図を示し、そのＭ−Ｍ’
断面における加工工程の代表例を第１図Ｂ−Ｆに示す。

第１図Ａにおいて、１は水晶振動子、２．３は該水晶振
動子の表面に設けられた２個の電極であり、該水晶振動
子の裏面には、電極２，３とそれぞれ電気的に同相の電
極４，５が水晶振動子の平面に関して、表面電極と鏡像
関係に設けられている。

第１図Ｂ−Ｆに示す該水晶振動子の一般的な腐蝕抜き加
工の工程は、第１図Ｂの、水晶薄板７に水晶腐蝕液に対
して耐蝕性を有する導電性薄膜６を振動子外形形状に形
成する工程、第１図Ｃの該導電性薄膜６の上に電極形状
のフォトレジスト８を形成する工程、第１図りの該導電
性薄膜６を耐蝕膜として水晶を振動子外形形状１に腐蝕
抜き加工する工程、第１図Ｅの前記フォトレジスト８を
耐蝕膜として前記導電性薄膜６を腐蝕加工することによ
り、電極２．３，４．５を形成する工程、第１図Ｆの前
記フォトレジストを除去する工程とから成る。

以上、従来の腐蝕抜き加工による水晶振動子では、その
腐蝕加工面である側面に電極を有さず、表裏面のみに電
極が形成されているため、電界を印加した場合電気力線
が局在し、効率の良い励磁ができず、したがってＣＩ値
が高くなるという欠点を有している。

このため、腐蝕抜き加工による水晶振動子に側面電極を
形成しようという試みがなされており、第２図に従来の
腐蝕抜き加工により側面電極を有する水晶振動子の実施
例を示す。

第２図Ａは従来の側面電極を有する水晶振動子の平面図
であり、９は水晶振動子、１０．１１は該水晶振動子の
表面に設けられた２個の電極、１２．１３は側面電極で
ある。

また第２図Ｂは電極のネガティブパターンをフォトレジ
ストで形成した図を示し、１４はフォトレジストである
。

第２図Ｃ−Ｇは該水晶振動子のｏ−ｏ’断面における従
来の腐蝕抜き加工工程についての実施例を示す説明図で
あり、第２図Ｈ−Ｌは該水晶振動子のＰｐ／断面におけ
る従来の腐蝕抜き加工工程についての実施例を示す説明
図である。

第２図Ｃ，Ｈは水晶薄板１５に形成された振動子外形形
状の２層の導電性薄膜１６．１７の上に第２図Ｂに示す
電極のネガティブパターンのフォトレジスト１４を形成
する工程、第２図り、Ｉは該導電性薄膜を耐蝕膜として
水晶薄板を振動子外形形状に腐蝕抜き加工する工程、第
２図Ｅ、Ｊは表面からスパッタリングすることにより、
導電性薄膜１６と同一の導電性薄膜１８および他の導電
性薄膜１７と同一の導電性薄膜１９を形成し、次に裏面
からスパッタリングすることにより、導電性薄膜１６と
同一の導電性薄膜２０および他の導電性薄膜１７と同一
の導電性薄膜２１を形成する工程、第２図Ｆ。

Ｋはリフトオフ法により前記フォトレジストを剥離する
工程、第２図Ｇ、Ｌは導電性薄膜をそれぞれ１層ずつ腐
蝕加工により除去する工程である。

以上の従来の製造方法により側面電極を有する水晶振動
子は以下に列挙する欠点を有する。

（１） リフトオフ法により確実にフォトレジストを
剥離し、かつ該フォトレジスト上に形成された導電性薄
膜を除去するには、フォトレジストを厚くする必要があ
るためフォトレジストのパターン精度が低下する。

したがって超小型振動子。に設ける微細な電極形状の形
成を困難にしている。

（２）音叉又部に形成されたフォトレジストは水晶薄板
の腐蝕抜き加工中に剥離したり、形状変化を生じやすく
、そのため又部での電極間ショートが発生しやすい。

（３）音叉又部に形成されたフォトレジストが水晶薄板
の腐蝕抜き加工中腐蝕液の循環の妨げとなり、音叉又部
の腐蝕抜き形状が悪くなる。

次に従来の腐蝕抜き加工により側面電極を有する水晶振
動子の他の実施例を第３図に示す。

第３図Ａは本例における水晶振動子の平面図であり、第
３図ＢはＱ−Ｑ’断面における断面図であり、２２は水
晶振動子、２３．２４は該水晶振動子の表面に形成され
た２個の電極であり、該水晶振動子の裏面には電極２３
．２４とそれぞれ電気的に同相の電極２５．２６が水晶
振動子の平面に関して表裏電極と鏡像関係に形成されて
いる。

２７゜２８．２９．３０は本実施例において形成される
側面電極である。

本実施例においては、振動子外形形状の腐蝕抜き加工お
よび表裏電極の腐蝕加工の後、第３図Ｃに示すように、
音叉腕の側面および側面と表裏電極の接続部のみにスパ
ッタリングにより導電性薄膜が形成できるような孔形状
を有するマスク３１゜３２を該水晶振動子に密着させて
、スパッタリングにより側面電極を形成するものである
。

第３図りはＲ−Ｒ’断面における断面図である。

本実施例に示す水晶振動子は以下に列挙する欠点を有す
る。

（１）マスクの寸法精度は少なくとも水晶振動子の外側
の電極の幅以下が必要であるが、一般的にはマスクの寸
法精度は厚板の±１５係程鹿のため、寸法精度を良くす
るためにはマスクの板厚を薄くしなければならない。

しかし、マスクの板厚を薄くした場合には破損しやすく
なり、また作業性も悪くなるためマスクの板厚は１００
μｍ程度が限度と考えられる。

したがって超小型振動子に設ける微細な電極形状への適
用は困難である。

（２）マスクと水晶振動子との合せ作業およびマスクと
水晶振動子とを均一に密着させて固定する作業に手間が
かかる。

またマスクと水晶振動子との合せ精度が悪い場合、ある
いはマスクのソリ、ゴミの介在等により水晶振動子とマ
スクとが密着していない場合には電極間ショートが生ず
る。

またマスクと水晶振動子とを均一に固定せずに一部を強
く固定した場合、水晶振動子の割れ、マスクの破損が生
ずる。

以上、従来の側面電極を有する腐蝕抜き加工による水晶
振動子は、水晶振動子の超小型化によりさらに適用が困
難である。

本発明は、腐蝕抜き加工による超小型音叉型圧電振動子
の側面電極を簡易的に形成でき、より涜性能な圧電振動
子を低価格で供するものであり、本発明の一実施例を第
４図に示す。

第４図Ａは第１図に示した水晶振動子の表裏電極形成後
の状態であシ、第４図Ｂは該水晶振動子の表裏面より２
種類の、第１の導電性薄膜としてＣｒ１第２の導電性薄
膜としてＡｕをスパッタリングした状態を示す第４図Ｂ
において、一例としてまず表面から第１の導電性薄膜と
してＣｒ３３をスパッタリングし、次に第２の導電性薄
膜としてＡｕ３４をスパッタリングする。

この際、Ｃｒ３３およびＡｕ３４は表面はもちろん、側
面および裏面の一部にも形成される。

次に裏面からＣｒ ３５をスパッタリングし、次にＡｕ
ａ６をスパッタリンクする。

この際ｃｒ３５およびＡｕ３６は裏面はもちろん、側面
および表面の一部にも形成される。

したがって、本図に示すように該水晶振動子の表裏面に
はＣｒ、Ａｕがそれぞれ１層ずつ新たに形成され、側面
および側面と表裏面の接続部にはＣｒ、Ａｕがそれぞれ
２層ずつ形成される。

つぎに、外側のＡｕ ３６を内側のＣｒ３５を耐食膜と
して腐食加工により除去し、この腐食加工により外表面
に表われたＣｒ３５を今度は内側のＡｕ３４を耐食膜と
して腐食加工により除去することにより、第４図Ｃに示
すように側面および側面と表裏面の接続部にはスパッタ
リングにより形成されたＣｒ、Ａｕの膜が１層′ずつ残
り、その他の表裏面には第４図Ａに示す電極があられれ
る。

こうして第４図りに示すように側面電極３Ｔが形成され
るわけであるが、このままでは２個の電極が側面電極を
介してショートするため、又部の導電性薄膜３８をレー
ザー光照射等により除去する。

以上、本発明によれば以下に列挙する利点を有する。

（１）振動子外形形状の腐蝕抜き加工および表裏電極の
形成は、従来の側面電極を有さない腐蝕抜き加工による
圧電振動子と同一の工程によるため、振動子外形形状お
よび電極形状の精度が良く、超小型圧電振動子に容易に
適用することができる。

（２）スパッタリングの際、マスクと圧電振動子との合
せ作業および治具への固定作業が必要ないため、作業が
簡単となる。

また本発明の技術的前提とゲるスパッタリングによる導
電性薄膜の１ 側面および反対側の平面の一部への形成
については、スパッタリング条件、圧電振動子のスパッ
タリング時の設置方法等を選択することにより容易に達
成できるものである。

次に本発明の応用例を第５図に示す。

第５図Ａフにおいては、第１図Ａに例示した水晶振動子
の又部付近にフォトレジスト３９を形成する。

導電性薄膜をスパッタリングした場合、該フォトレジス
トの形成されている又部付近のみは導電性薄膜は形成さ
れない。

したがって第４図Ｂ、Ｃと同様にデ少なくとも２種類以
上の導電性薄膜を第５図Ａの水晶振動子の表裏面よりス
パッタリングし、該導電性薄膜をそれぞれ１層ずつ腐蝕
加工により除去し、さらに前記フォトレジストを除去す
れば、第５図Ｂに示すように、表裏電極と接続する２個
の２個面電極４０．４１が形成される。

以上、本発明は腐蝕抜き加工による水晶振動子に、簡易
的に側面電極を形成することができるが本発明は水晶振
動子に限るものでなく、タンタル酸リチウム、ニオブ酸
リチウム等、腐蝕抜き加工；によって外形形状を形成す
るあらゆる音叉型圧電振動子に応用可能であり、また電
極構造も本例に限るものではない。

本発明は腐蝕抜き加工による圧電振動子の特徴である超
小型化、低価格化を損なうことなく、さ・らに従来の機
械加工による比較的大型な圧電振動子に匹敵する性能が
容易に得られるという点でその効果は非常に太きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の側面電極を有さない腐蝕抜き加工による
水晶振動子の一例。 第２図は従来の側面電極を有する腐蝕抜き加工による水
晶振動子の一例。 第３図は従来の側面電極を有する腐蝕抜き加工による水
晶振動子の他の例。 第４図は本発明の一実施例。 第５図は本発明の応用例。１１１３８０．水晶振動子、
２，３・・曲表面電極、４゜５・・・・・・裏面電極、
６・・・・・・導電性薄膜、７・・・・・・水晶薄板、
８・・・・・・フォトレジスト、９・・・・・・水晶振
動子、１０．１１・・・・・・表面電極、１２，１３・
・・・・・側面電極、１４・・・・・・フォトレジスト
、１５・・・・・・水晶薄板、１６．１７．１８．１９
，２０．２１・・・・・・導電性薄膜、２２・・・・・
・水晶振動子、２３．２４・・・・・・表面電極、２５
．２６・・・・・・裏面電極、２７，２８゜２９．３０
・・・・・・側面電極、３１．３２・・・・・・マスク
、３３．３４，３５．３６・・・・・・導電性薄膜、３
７・・・・・・側面電極、３８・・・・・・又部の導電
性薄膜、３９・・・・・・フォトレジスト、４０，４１
・・・・・・側面電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 音叉型圧電振動子の外形形状に腐蝕抜き加工されて
   いる圧電性薄板の表、真冬平面に導電性薄膜が形成され
   ている音叉型圧電振動子の側面電極形成方法において、
   前記導電性薄膜によって表裏面に電極形成する第１の工
   程、前記電極の形成されている薄板の表面に、少なくと
   も第１の導電性薄膜と第２導電性薄膜とをスパッタリン
   グにより表面と裏面の両方向からスパッタリングして薄
   板の表、真冬平面に少なくとも各２層、側面に少なくと
   も４層の導電性薄膜を形成する第２の工程、その後外側
   に形成されている２層の導電性薄膜を内側に形成されて
   いる導電性薄膜を耐食膜として腐食加工により除去する
   第３の工程を有することを特徴とする音叉型圧電振動子
   の側面電極形成方法。