JPS5836848B2 - 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威される超小型の音叉型
圧電振動子の側面電極形威方法に関する。

本発明の目的は腐蝕抜き加工により形或される音叉型圧
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、定価格
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、
腐食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或さ
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に水晶腐食液に対
して対蝕性を有する導電性薄膜６を振動子外形形状に形
或する工程、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を形或する工程、第１図Ｄ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或る。

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す、表裏面のみに電
極が形或されているため、電界を印加した場合電気力線
が局在し、効率の良い励振ができず、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
形或しようという試みがなされており、第２図に従来の
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
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
ストで形或した図を示し、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Ｐ−Ｐ’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に形戊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を形威
する工程、第２図Ｄ，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を形或し、次に裏面
からスパツタリソグすることにより、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或された導電性
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）音叉叉部に形戊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
、そのため叉部での電極間ショートが発生しやすい。

（３）音叉叉部に形或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、音叉叉部
の腐蝕抜き形状が悪くなる。

次に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或さ
れた２個の電極であり、該水晶振動子の裏面には電極２
３．２４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或さ
れている。

２７．２８，２９．３０は本実施例において形威される
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或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戊するものである
。

第３図Ｄ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、一般的にはマスク寸法
精度は板厚の±１５係程度のため、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、腐蝕抜き加工により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、より高性能な圧電振動
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Ｄ−Ｇは音叉腕断面図を示す。

第４図Ａ，Ｄは第１図に示した水晶振動子である。

該水晶振動子の表裏に第４図Ｂ，Ｅに示すようにフォト
レジスト３３および３４をそれぞれ形戊する。

該フォトレジストは少なくとも該水晶振動子の音叉腕の
側面および該側面と表裏電極との接続部分に導電性薄膜
が形或でき、かつ音叉叉部付近および表裏電極の大部分
には導電性薄膜が形威されないような形状になっている
ものである。

次に、第４図Ｆに示すように表面より導電性薄膜３５を
、次に裏面より導電性薄膜３６をスパッタリングする。

次に、前記フォトレジスト３３．３４をリフトオフ法を
用いて除去すれば、フォトレジスト３３，３４に形威さ
れた導電性薄膜３５．３６はフォトレジスト３３ ．３
４とともに除去され第４図Ｃ，Ｇに示すように表裏電極
と接続する側面電極３７，３８が形成される。

以上、本発明は次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
或は、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．フォトレジストの形状は比較的太きいため、リフト
オフ法を確実に行なう目的でフォトレジストの厚味を厚
くしても、従来のフォトリソグラフイ技術により振動子
との合せ精度を十分満足できるため、マスクずれによる
電極間ショートがほとんど生じることはない。

３． フォトレジストと振動子とは十分密着するため、
スパッタリング時の導電性薄膜のまわり込みによる電極
間ショートを生じることはない。

４．スパッタリングの際、治具への固定作業等が必要な
く、基板の上に置くだけで良いことから、作業が簡単と
なる。

次に本発明の応用例を第５図に示す。

第５図Ａは、振動子１の表面のみにフォトレジスト３９
を形威した場合の音叉腕断面図を示し、第５図Ｂは振動
子１に表面からのみ導電性薄膜４０をスパッタリングし
た音叉腕断面図を示す。

この場合、導電性薄膜４０は表面および側面はもちろん
、裏面の一部にも形威される。

したがって前記フォトレジスト３９をリフトオフ法を用
いて除去することにより、第５図Ｃに示すように表裏電
極と接続する側面電極が形威される。

以上、本発明は腐蝕抜き加工による水晶振動子に、簡易
的に側面電極を形戒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，ニオプ酸
リチウム等、腐蝕抜き加工によって外形形状を形戒する
あらゆる音叉型電圧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Ａは従来の側面電極を有さない腐蝕抜き加工によ
る水晶振動子の平面図を示し、Ｂ−Ｆはその製造方法の
一例を示す工程断面図。 第２図Ａは従来の側面電極を有する腐蝕抜き加工による
水晶振動子の平面図であり、Ｂはそのレジスト配置平面
図、Ｃ−Ｌは製造方法の一例を示す工程断面図。 第３図Ａ，Ｂは従来の側面電極を有する腐蝕抜き加工に
よる水晶振動子の平面図と断面図、ＣＤはマスクを使用
した水晶振動子の製造方法を示す平面図と断面図の他の
例。 第４図は本発明の一実施例であり、Ａ，Ｂ，Ｃは本発明
の製造方法の工程平面図、Ｄ−Ｇはその工程断面図。 第５図は本発明の応用例であり、Ａ，Ｂ，Ｃは本発明の
製造方法の工程断面図。 １・・・・・・水晶振動子、２，３・・・・・・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 ．２Ｂ ，２９．３０・・・・・・側
面電極、３１．３２・・・・・・マスク、３３，３４・
・・・・・フォトレジスト、３５，３６・・・・・・導
電性薄膜、３７ ．３８・・・・・・側面電極、３９・
・・・・・フォトレジスト、４０・・・・・・導電性薄
膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 音叉型圧電振動子の外形形状に腐食抜き加工されて
   いる電圧性薄板の表，裏各平面に導電性薄膜が形威され
   ている音叉型圧電振動子の側面電極形戒方法において、
   前記導電性薄膜によって表裏面に電極形戒する第１の工
   程、前記電極が形或されている表，裏各平面の端部に達
   しない部分までをフォトレジストで被う第２の工程と、
   前記表裏各平面より導電性薄膜をスパッタリングして、
   前記音叉型圧電振動子の外形形状のほぼ全面に導電性薄
   膜を形戒する第３の工程と、前記各工程により形成され
   た前記フォトレジストと、前記フォトレジスト上に形威
   されている導電性薄膜とを除去する第４の工程とからな
   る音叉型圧電振動子の側面電極形戒方法。 ２・音叉型圧電振動子の外形形状に腐食抜き加工されて
   いる圧電性薄板の表，裏各平面に導電性薄膜が形威され
   ている音叉型圧電振動子の側面電極形戊方法において、
   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、前記電極が形成されている表，裏いずれか一方の平
   面の端部に達しない部分までをフォトレジストで被う第
   ２の工程と、該工程によりフォトレジストで被われた前
   記表，裏いずれか一方の平面より導電性薄膜をスパッタ
   リングして、前記音叉型圧電振動子の外形形状の表，裏
   いずれか一方の平面の全面と、側面とに導電性薄膜を形
   威する第３の工程と、前記各工程により形威された前記
   フォトレジストと、前記フォトレジスト上に形威されて
   いる導電性薄膜とを除去する第４の工程とからなる音叉
   型圧電振動子の側面電極形戒方法。