振動片、振動片の製造方法および振動子
【課題】製造が容易で、振動効率に優れた振動片を提供する。
【解決手段】３以上の奇数本の振動腕を有し、各振動腕が厚み方向であるＺ方向に振動し
、かつ隣り合う振動腕が互いに反対方向に振動する振動片において、振動腕１１，１２，
１３の厚みを規定する対向する面の一方の面に設けられた下部電極２１，２２，２３と、
下部電極２１，２２，２３を覆って形成された圧電膜３１，３２，３３と、圧電膜３１，
３２，３３を覆って形成された上部電極５１，５２，５３と、を有する。
【解決手段】３以上の奇数本の振動腕を有し、各振動腕が厚み方向であるＺ方向に振動し
、かつ隣り合う振動腕が互いに反対方向に振動する振動片において、振動腕１１，１２，
１３の厚みを規定する対向する面の一方の面に設けられた下部電極２１，２２，２３と、
下部電極２１，２２，２３を覆って形成された圧電膜３１，３２，３３と、圧電膜３１，
３２，３３を覆って形成された上部電極５１，５２，５３と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動腕を有する振動片、振動片の製造方法および振動子に関する。
【背景技術】
【０００２】
振動腕を有する振動子において、振動腕が屈曲振動のように面内で振動するのではなく
、振動腕の厚み方向に振動する振動片が知られている。この振動片は、一般に複数本の振
動腕を有し、隣り合う振動腕が反対方向の振動を交互に繰り返す、ウォークモード振動を
行う振動片である。
例えば、特許文献１にはウォークモード振動を利用した角速度センサーが開示されてい
る。この角速度センサーはシリコンなどで形成された３本のアーム（振動腕）を有し、そ
れぞれのアームの一面にアーム駆動用の下層電極（下部電極）、圧電薄膜（圧電膜）、上
層電極（上部電極）がこの順に形成されている。これらの下層電極、圧電薄膜、上層電極
にて圧電素子が形成され、圧電薄膜の逆圧電効果により振動片の厚み方向に振動が可能で
ある。そして、隣り合うアームとは逆方向に振動するように各電極の極性が設定されてい
る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２２４６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような振動片において、下層電極、圧電薄膜、上層電極のそれぞれが重なり合った
部分が有効な圧電素子となり、圧電素子の有効な面積およびアームの中心に対する位置精
度が振動片の特性を確保するために重要となる。下層電極、圧電薄膜、上層電極の形成に
は、それぞれに形成誤差が生じ、その誤差は累積するため、振動片の製造において各アー
ムの下層電極、圧電薄膜、上層電極の形状および位置精度を厳しく管理する必要がある。
また、通常、下層電極、圧電薄膜、上層電極の順に膜を形成するために、上層になるほ
ど面積が小さくなり、圧電素子としての大きさは下層電極よりも小さくなり、所望の特性
が得られないことがある。
特に、振動片の小型化を図る場合には、圧電素子の形成精度に限界があり、振動片の特
性においてばらつきが大きくなり振動片の小型化が困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態
または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例にかかる振動片は、３以上の奇数本の振動腕を有し、各前記振動
腕が厚み方向に振動し、かつ隣り合う前記振動腕が互いに反対方向に振動する振動片であ
って、前記振動腕の厚みを規定する対向する面の一方の面に設けられた下部電極と、前記
下部電極を覆って形成された圧電膜と、前記圧電膜を覆って形成された上部電極と、を有
することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、振動腕において下部電極を覆って圧電膜が形成され、そして圧電膜
を覆って上部電極が形成されている。このことから、下部電極の面積に応じた圧電素子を
得ることができる。
このように、下部電極と同等の大きさの圧電素子を振動腕に形成することができ、従来
に比べて圧電素子を大きく形成できる。そして、圧電素子が大きく形成できることから、
振動腕の駆動領域を大きくでき、振動効率の良い振動片を提供できる。
また、振動腕に面積の大きい圧電素子を形成できるため、振動片の小型化が容易となる
。
【０００８】
［適用例２］上記適用例にかかる振動片において、前記下部電極の電極幅が前記振動腕
の腕幅と同等に形成されていることが望ましい。
【０００９】
この構成によれば、振動腕の腕幅と同等な幅で圧電素子が得られることから、駆動領域
をさらに大きく設定することができ、振動効率の良い振動片を提供できる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例にかかる振動片において、前記圧電膜が前記振動腕を囲んで形
成されていることが望ましい。
【００１１】
この構成によれば、圧電膜が振動腕を囲んで形成されていることから、圧電膜を形成す
ることによる振動腕に与える応力を表裏でキャンセルでき、振動腕にそりが発生しない振
動片を得ることができる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例にかかる振動片において、前記上部電極が前記振動腕を囲んで
形成されていることが望ましい。
【００１３】
この構成によれば、上部電極が振動腕を囲んで形成されていることから、上部電極を形
成することによる振動腕に与える応力を表裏でキャンセルでき、振動腕にそりが発生しな
い振動片を得ることができる。
【００１４】
［適用例５］上記適用例にかかる振動片において、前記圧電膜と前記上部電極の間に絶
縁膜を含むことが望ましい。
【００１５】
この構成によれば、圧電膜と上部電極の間に絶縁膜を含み、上部電極と下部電極の間で
短絡することを防止でき、良好な振動片を得ることができる。
【００１６】
［適用例６］本適用例にかかる振動子は、上記の振動片と、前記振動片を収納する収容
器を有し、前記振動片が前記収容器内に気密に収容されていることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、上記の振動片が収容器に収容されていることから、小型化が容易で
特性に優れた振動子を提供することができる。
【００１８】
［適用例７］本適用例にかかる振動片の製造方法は、３以上の奇数本の振動腕を有し、
各前記振動腕が厚み方向に振動し、かつ隣り合う前記振動腕が互いに反対方向に振動する
振動片の製造方法であって、振動片の外形をエッチングして形成する外形エッチング工程
と、前記振動腕の厚みを規定する対向する面の一方の面に下部電極を形成する下部電極形
成工程と、前記下部電極を覆う圧電膜を形成する圧電膜形成工程と、前記圧電膜を覆う上
部電極を形成する上部電極形成工程と、を有することを特徴とする。
【００１９】
この製造方法によれば、振動腕の下部電極を覆って圧電膜を形成し、次にこの圧電膜を
覆って上部電極を形成している。このようにすれば、圧電膜および上部電極は精度の高い
パターニングする必要がなく、下部電極の位置精度および面積に応じた圧電素子を容易に
形成することができる。
そして、この製造方法によれば、下部電極と同等の大きさの圧電素子を形成することが
可能であり、従来に比べて圧電素子を大きく形成できる。そして、圧電素子が大きいこと
から、振動腕の駆動領域を大きくでき、振動効率の良い振動片を提供できる。
【００２０】
［適用例８］上記適用例にかかる振動片の製造方法は、前記外形エッチング工程におい
て、前記下部電極を形成するための下部電極形成膜を耐蝕膜として利用することが望まし
い。
【００２１】
この製造方法によれば、下部電極形成膜を耐蝕膜として利用することができることから
、新たに下部電極を形成することがなく、工程を削減することができる。
【００２２】
［適用例９］上記適用例にかかる振動片の製造方法は、前記下部電極形成工程において
、前記下部電極の電極幅を前記振動腕の腕幅と同等に形成することが望ましい。
【００２３】
この製造方法によれば、振動腕の腕幅と同等な幅で圧電素子が得られることから、駆動
領域をさらに大きく設定することができ、振動効率の良い振動片を提供できる。
【００２４】
［適用例１０］上記適用例にかかる振動片の製造方法は、前記圧電膜形成工程において
、前記圧電膜が前記振動腕を囲んで形成することが望ましい。
【００２５】
この製造方法によれば、圧電膜が振動腕を囲んで形成されていることから、圧電膜を形
成することによる振動腕に与える応力を表裏でキャンセルでき、振動腕にそりが発生しな
い振動片を得ることができる。
【００２６】
［適用例１１］上記適用例にかかる振動片の製造方法は、前記上部電極形成工程におい
て、前記上部電極が前記振動腕を囲んで形成することが望ましい。
【００２７】
この製造方法によれば、上部電極が振動腕を囲んで形成されていることから、上部電極
を形成することによる振動腕に与える応力を表裏でキャンセルでき、振動腕にそりが発生
しない振動片を得ることができる。
【００２８】
［適用例１２］上記適用例にかかる振動片の製造方法は、前記圧電膜と前記上部電極の
間に、絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程を含むことが望ましい。
【００２９】
この製造方法によれば、圧電膜と上部電極の間に絶縁膜を含み、上部電極と下部電極の
間で短絡することを防止でき、良好な振動片を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１の実施形態における振動片の構成を示す概略平面図。
【図２】図１の裏面の概略平面図。
【図３】圧電素子の構成を示す概略断面図。
【図４】第１の実施形態における振動片の動作を説明する模式図。
【図５】下部電極に接続される配線を示し、（ａ）は表面の概略平面図、（ｂ）は裏面の概略平面図。
【図６】上部電極に接続される配線を示し、（ａ）は表面の概略平面図、（ｂ）は裏面の概略平面図。
【図７】第１の実施形態における振動片の製造工程を説明する工程図。
【図８】第１の実施形態における振動片の製造工程を説明する工程図。
【図９】第１の実施形態における振動片の製造工程を説明する工程図。
【図１０】第１の実施形態における振動片の製造工程を説明する工程図。
【図１１】第１の実施形態における振動片の製造工程を説明する工程図。
【図１２】第１の実施形態における他の振動片の製造工程を説明する工程図。
【図１３】第１の実施形態における他の振動片の製造工程を説明する工程図。
【図１４】第１の実施形態の圧電素子における変形例の構成を示す概略断面図。
【図１５】第２の実施形態における振動片を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）（ｃ）は振動腕の動作を説明する模式図。
【図１６】第３の実施形態における振動子の構成を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、以下の説明
に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の寸法の割合を適宜
変更している。
（第１の実施形態）
【００３２】
図１は本実施形態の振動片の構成を示す概略平面図である。図２は、図１の裏面の概略
平面図である。図３は圧電素子の構成を示し図１のＡ−Ａ断線に沿う概略断面図である。
振動片１は水晶またはシリコンなどの基材を用いて振動片１が形成されている。振動片
１は直交座標系でＸＹ平面に展開したときに、Ｚ方向を厚みとする形態である。振動片１
は３本の振動腕１１，１２，１３を有し、振動腕１１，１２，１３はＸ方向に並列される
と共に、Ｙ方向に互いに平行に延在している。そして、振動腕１１，１２，１３は基部１
５に連結され、各振動腕１１，１２，１３が片持ち構造となる振動片１を構成している。
【００３３】
各振動腕１１，１２，１３の基部１５に近い位置にはそれぞれ圧電素子６１，６２，６
３が形成されている。
振動腕１１に形成された圧電素子６１は、図３に示すように、下部電極２１、圧電膜３
１、絶縁膜４１、上部電極５１が積層されて形成されている。
下部電極２１は、振動腕１１の厚みを規定する対向する面（Ｚ方向に垂直な面）の一方
の面に設けられている。また、この下部電極２１は振動腕１１の幅と同等の幅で形成され
ている。下部電極２１の上には、下部電極２１を覆い振動腕１１の周囲を囲んで圧電膜３
１が形成されている。そして、圧電膜３１の上には、圧電膜３１を覆い振動腕１１の周囲
を囲んで絶縁膜４１が形成されている。さらに、絶縁膜４１の上には、絶縁膜４１を覆い
振動腕１１の周囲を囲んで上部電極５１が形成されている。
このようにして、圧電膜３１を挟んで下部電極２１と上部電極５１とが対向することで
圧電素子６１が形成され、各電極間に正負の電圧をかけることで圧電膜が圧縮または伸長
することが可能である。そして、圧電膜が圧縮または伸長することで、振動腕をＺ方向に
変位させることができる。
同様に、圧電素子６２，６３は、下部電極２２，２３、圧電膜３２，３３、絶縁膜４２
，４３、上部電極５２，５３が積層されて形成されている。
なお、絶縁膜４１，４２，４３は下部電極２１，２２，２３と上部電極５１，５２，５
３との間の短絡のおそれがない場合には設けなくても良い。
【００３４】
下部電極２１，２２，２３および上部電極５１，５２，５３は振動片１の基部１５に引
き出され、パッケージなどの基台に固定されて電気的導通が図られる電極パッド部６５，
６６に接続されている。また、下部電極２２と上部電極５１，５３とを繋ぎ、圧電素子６
１，６３と圧電素子６２との極性が逆になるように接続部５７が設けられている。
【００３５】
なお、下部電極および上部電極はＡｕ、Ａｌ、Ｔｉなどの金属材料を利用できる。また
、下部電極および上部電極は下地との密着強度を向上させるために下地との間にＣｒ膜を
備えても良い。圧電膜としては、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＰＺＴ、ＬｉＮｂＯ3、ＫＮｂＯ3など
の材料を使用することができるが、特にＺｎＯ、ＡｌＮがより良好な特性が得られ好まし
い。絶縁膜はＳｉＯ2、Ｓｉ2Ｎ3などが用いられる。
また、振動片１の基材として水晶を用いる場合には、Ｘカット板、ＡＴカット板、Ｚカ
ット板などを利用することができる。
【００３６】
図４は、第１の実施形態における振動片の動作を説明する模式図である。
上記のような構成の振動片１は、振動腕１１と振動腕１３は同じ極性の圧電素子が設け
られていることから、各圧電素子（図示せず）に電圧を加えることで中央の振動腕１２と
その両脇の振動腕１１，１３は逆方向に振動し、交番電圧を加えることで隣り合う振動腕
が反対方向の振動を交互に繰り返す振動（ウォークモード振動）を行う。
【００３７】
＜下部電極および上部電極に接続される配線の構成＞
次に、上記のような振動片１の動作を行うための、下部電極および上部電極に接続され
る配線について詳しく説明する。
図５は下部電極に接続される配線を示し、図５（ａ）は表面の概略平面図、図５（ｂ）
は裏面の概略平面図である。図６は上部電極に接続される配線を示し、図６（ａ）は表面
の概略平面図、図６（ｂ）は裏面の概略平面図である。
【００３８】
まず、図５に示すように、下部電極２１，２２，２３は振動片の厚みを規定する対向す
る面の一方の面のみに形成されている。
中央に位置する振動腕１２に形成された下部電極２２からは、同一面の基部１５に配線
が引き出されて、接続部２７に接続されている。振動腕１２の両側に位置する振動腕１１
，１３に形成された下部電極２１，２３からは、同一面の基部１５に配線が引き出されて
接続され、さらにこれらの配線は電極パッド部６６に接続されている。また、図５（ｂ）
に示すように、他方の面（裏面）には配線は形成されない。
【００３９】
図６に示すように、上部電極５１，５２，５３は下部電極を覆う位置に振動腕１１，１
２，１３の周囲を囲んで形成されている。
振動片の表面では、図６（ａ）に示すように、振動腕１２の両側に位置する振動腕１１
，１３に形成された上部電極５１，５３からは、基部１５に配線が引き出されて、接続部
５７に接続されている。
一方、振動片の裏面では、図６（ｂ）に示すように、中央に位置する振動腕１２に形成
された上部電極５２からは、基部１５に配線が引き出されて、電極パッド部６６に接続さ
れている。この電極パッド部６６は基部１５の側面に形成された配線により振動片の表面
に引き回されて、表裏に電極パッド部６６が設けられている。
また、振動腕１１に形成された上部電極５１からは、同一面の基部１５に配線が引き出
されて電極パッド部６５に接続されている。この電極パッド部６５は基部１５の側面に形
成された配線により振動片の表面に引き回されて、表裏に電極パッド部６５が設けられて
いる。
【００４０】
このような、下部電極２１，２２，２３および上部電極５１，５２，５３に接続される
配線が構成され、下部電極側の接続部２７と上部電極側の接続部５７が接続され、下部電
極２２と上部電極５１，５３が接続される。さらに、上部電極５１を通って上部電極側の
電極パッド部６５に接続される。
このようにして、下部電極２２と上部電極５１，５３が電極パッド部６５に接続された
配線となる。
また、下部電極側の電極パッド部６６と上部電極側の電極パッド部６６とが接続され、
下部電極２１，２３と上部電極５２が接続される。
このようにして、下部電極２１，２３と上部電極５２が電極パッド部６６に接続された
配線となる。
【００４１】
＜振動片の製造工程＞
次に、本実施形態の振動片の製造工程について説明する。
図７〜図１１は本実施形態の振動片の製造工程を説明する工程図である。各図中では振
動腕部分の断面（図１におけるＡ−Ａ断面に相当）と、振動片全体の平面を模式図として
表している。
【００４２】
まず、水晶基板またはシリコン基板などの振動片の基板７０を用意し、基板７０の表裏
全面にスパッタ装置を用いて下部電極形成膜７１を形成する（図７（ａ））。下部電極形
成膜７１はＣｒ膜を下地として、その上にＡｕ膜で構成されている。そして、下部電極形
成膜７１を覆うレジスト膜７２を形成する（図７（ｂ））。
続いて、レジスト膜７２を露光、現像を行い振動片の外形にパターニングして（図７（
ｃ））、レジスト膜７２をマスクとして下部電極形成膜７１をエッチングする（図７（ｄ
））。なお、外形のパターニングでは、振動片を支持する支持部７５と、支持部７５に連
結される枠部７６のパターニングも行われる。
【００４３】
次に、レジスト膜７２と下部電極形成膜７１をマスクにして、基板７０をエッチングし
て、振動片の外形エッチングを行う（図８（ａ）、外形エッチング工程）。この外形エッ
チングでは、ドライエッチングまたはウェットエッチングの手法を用いて行われる。そし
て、レジスト膜７２を剥離する（図８（ｂ））。このように、下部電極形成膜７１を外形
エッチングの際の耐蝕膜として利用することで、振動腕１１，１２，１３および基部を基
板７０から分離している。
続いて、下部電極形成膜７１の上からレジスト膜７２を形成し（図８（ｃ））、レジス
ト膜７２を下部電極および配線の形状にパターニングする（図８（ｄ））。
【００４４】
次に、レジスト膜７２をマスクとして下部電極形成膜７１をエッチングし（図９（ａ）
、下部電極形成工程）、その後、レジスト膜７２を剥離する（図９（ｂ））。このように
して、振動腕１１，１２，１３に下部電極２１，２２，２３およびこの下部電極２１，２
２，２３に接続する配線が形成される。
続いて、スパッタ装置などを用いて下部電極２１，２２，２３および配線の上方から基
板の表裏にかかる圧電膜７３を形成する（図９（ｃ））。そして、圧電膜７３の上にレジ
スト膜７２を形成する（図９（ｄ））。
【００４５】
次に、下部電極２１，２２，２３の上方から振動腕を囲んでレジスト膜７２をパターニ
ングし（図１０（ａ））、レジスト膜７２をマスクとして圧電膜７３をエッチングする（
図１０（ｂ）、圧電膜形成工程）。そして、レジスト膜７２を剥離する（図１０（ｃ））
。このようにして、下部電極２１，２２，２３の上から振動腕１１，１２，１３を囲む圧
電膜３１，３２，３３がそれぞれ形成される。
【００４６】
続いて、スパッタ装置などを用いて圧電膜３１，３２，３３の上方から基板の表裏にか
かる絶縁膜を形成し、絶縁膜の上にレジスト膜の形成、レジスト膜のパターニング、絶縁
膜のエッチングを経て、各振動腕１１，１２，１３に絶縁膜４１，４２，４３を形成する
（図１１（ａ）、絶縁膜形成工程）。
次に、スパッタ装置などを用いて絶縁膜４１，４２，４３の上方から基板の表裏にかか
る上部電極形成膜を形成し、上部電極形成膜の上にレジスト膜の形成、レジスト膜のパタ
ーニング、上部電極形成膜のエッチングを経て、各振動腕１１，１２，１３に上部電極５
１，５２，５３およびこれに接続される配線を形成する（図１１（ｂ）、上部電極形成工
程）。
そして、基板の接続部７５から振動片を切断分離して、図１，２に示す振動片１が得ら
れる。
【００４７】
この製造方法のように、先に振動片の外形を加工することで、下部電極、上部電極、圧
電膜を形成してから外形を加工することに比べて、各膜に与えるダメージを低減できる。
このため、電極材料、圧電膜材料の選定する範囲が広がり、振動片の設計自由度が向上す
る。
さらに、圧電膜３１，３２，３３、上部電極は下に位置する膜を覆って形成すればよく
、精度の高いパターニングをする必要がなく形成が容易である。
【００４８】
また、本実施形態の振動片の製造方法は、上記の製造工程の一部を変更した、以下の製
造工程でも製造が可能である。
図１２、図１３は本実施形態における他の振動片の製造工程を説明する工程図である。
まず、水晶基板またはシリコン基板などの振動片の基板７０を用意し、基板７０の表裏
全面にスパッタ装置を用いて下部電極形成膜７１を形成する（図１２（ａ））。下部電極
形成膜７１はＣｒ膜を下地として、その上にＡｕ膜で構成されている。そして、下部電極
形成膜７１を覆うレジスト膜７２を形成する（図１２（ｂ））。
続いて、レジスト膜７２を露光、現像を行い振動片の外形にパターニングして（図１２
（ｃ））、レジスト膜７２をマスクとして下部電極形成膜７１をエッチングする（図１２
（ｄ））。なお、外形のパターニングでは、振動片を支持する支持部７５と、支持部７５
に連結される枠部７６のパターニングも行われる。
【００４９】
次に、レジスト膜７２を剥離する（図１３（ａ））。そして、下部電極形成膜７１の上
からレジスト膜７２を基板７０の表裏に形成する（図１３（ｂ））。
続いて、レジスト膜７２を下部電極および配線の形状にパターニングする（図１３（ｃ
））。その後、レジスト膜７２と下部電極形成膜７１をマスクにして、基板７０をエッチ
ングして、振動片の外形エッチングを行う（図１３（ｄ）、外形エッチング工程）。この
ように、下部電極形成膜７１を外形エッチングの際の耐蝕膜として利用することで、振動
腕１１，１２，１３および基部を基板７０から分離している。
以下、図９〜図１１で説明した工程を経て、振動片１を製作することができる。
【００５０】
以上、本実施形態の振動片１は、振動腕１１，１２，１３において下部電極２１，２２
，２３を覆って、それぞれ圧電膜３１，３２，３３が形成され、そして圧電膜３１，３２
，３３を覆って、それぞれ上部電極５１，５２，５３が形成されている。このことから、
下部電極２１，２２，２３の面積に応じた圧電素子６１，６２，６３が得ることができる
。
このように、下部電極２１，２２，２３と同等の大きさの圧電素子６１，６２，６３を
形成することができ、従来に比べて圧電素子６１，６２，６３を振動腕１１，１２，１３
に大きく形成できる。
また、振動腕１１，１２，１３の腕幅と同等な幅で圧電素子６１，６２，６３が得られ
ることから、振動腕１１，１２，１３の駆動領域をさらに大きく設定することができ、振
動効率の良い振動片１を提供できる。
そして、振動腕１１，１２，１３に面積の大きい圧電素子６１，６２，６３を形成でき
るため、振動片１の小型化が容易となる。
【００５１】
また、圧電膜３１，３２，３３が振動腕１１，１２，１３を囲んで形成されていること
から、圧電膜３１，３２，３３を形成することによる振動腕１１，１２，１３に与える応
力を表裏でキャンセルでき、振動腕１１，１２，１３にそりが発生しない振動片１を得る
ことができる。
同様に、上部電極５１，５２，５３が振動腕１１，１２，１３を囲んで形成されている
ことから、上部電極５１，５２，５３を形成することによる振動腕１１，１２，１３に与
える応力を表裏でキャンセルでき、振動腕１１，１２，１３にそりが発生しない振動片１
を得ることができる。
また、圧電膜３１，３２，３３と上部電極５１，５２，５３の間に絶縁膜４１，４２，
４３を含み、上部電極５１，５２，５３と下部電極２１，２２，２３の間で短絡すること
を防止でき、良好な振動片１を得ることができる。
【００５２】
さらに、本実施形態の振動片１の製造方法によれば、振動腕１１，１２，１３の下部電
極２１，２２，２３を覆って圧電膜３１，３２，３３を形成し、次に圧電膜３１，３２，
３３を覆って上部電極５１，５２，５３を形成している。このようにすれば、圧電膜３１
，３２，３３および上部電極５１，５２，５３は精度の高いパターニングする必要がなく
、下部電極２１，２２，２３の位置精度および面積に応じた圧電素子６１，６２，６３を
容易に振動腕１１，１２，１３に形成することができる。
そして、下部電極２１，２２，２３と同等の大きさの圧電素子６１，６２，６３を形成
することができ、従来に比べて圧電素子６１，６２，６３を大きく形成できる。そして、
圧電素子６１，６２，６３が大きいことから、駆動領域を大きくでき、振動効率の良い振
動片１を提供できる。
また、振動片１の外形をエッチングする際に、下部電極形成膜７１を耐蝕膜として利用
することができることから、外形のエッチング後に新たに下部電極２１，２２，２３を形
成することがなく、工程を削減することができる。
（変形例）
【００５３】
次に、振動腕に形成される圧電素子の膜構造の変形例について説明する。
図１４は、圧電素子における変形例の構成を示す概略断面図である。以下の説明では一
つの振動腕１１の断面について図示して説明する。
図１４（ａ）は、振動腕１１の腕幅より小さい幅の下部電極２１が、振動腕１１の一面
に設けられ、その上に振動腕１１を囲む圧電膜３１が形成され、さらに圧電膜３１の上に
振動腕１１を囲む上部電極５１が設けられている。
図１４（ｂ）は、振動腕１１の腕幅より小さい幅の下部電極２１が、振動腕１１の一面
に設けられ、その同一面に下部電極２１を覆う圧電膜３１が形成され、さらに圧電膜３１
の上に振動腕１１を囲む上部電極５１が設けられている。
図１４（ｃ）は、振動腕１１の腕幅より小さい幅の下部電極２１が、振動腕１１の一面
に設けられ、その上に振動腕１１を囲む圧電膜３１が形成され、さらに圧電膜３１の上か
ら振動腕１１の側面の一部まで覆う上部電極５１が設けられている。
図１４（ｄ）は、振動腕１１の腕幅より小さい幅の下部電極２１が、振動腕１１の一面
に設けられ、その同一面に下部電極２１を覆う圧電膜３１が形成され、さらに圧電膜３１
の上から振動腕１１の側面の一部まで覆う上部電極５１が設けられている。
【００５４】
このように、圧電膜３１が下部電極２１よりも大きな面積で下部電極２１を覆い、上部
電極５１が下部電極２１よりも大きな面積で下部電極２１を覆っていれば、どのような形
態であっても良い。圧電素子がこのような構造をとることで、下部電極２１の面積に応じ
た圧電素子が得られる。上記な構造であっても第１の実施形態と同様の効果を享受できる
。
また、これらの形態を適宜選択することで、振動腕にかかる膜応力による振動腕のそり
を調整でき、そりの少ない振動腕を得ることができる。
（第２の実施形態）
【００５５】
次に、他の形態の振動片について説明する。
図１５は第２の実施形態における振動片を示し、図１５（ａ）は概略平面図、図１５（
ｂ）、（ｃ）は（ａ）のＥ−Ｅ断線に沿う断面図であり、振動腕の動作を説明する模式図
である。
【００５６】
振動片２は水晶またはシリコンなどの基材を用いて振動片２の外形が形成されている。
振動片２は直交座標系でＸＹ平面に展開したときに、Ｚ方向を厚みとする形態である。振
動片２は３本の振動腕１１１，１１２，１１３を有し、振動腕１１１，１１２，１１３は
Ｘ方向に並列されると共に、Ｙ方向に互いに平行に延在している。そして、振動腕１１１
，１１２，１１３は基部１１５ａ，１１５ｂに連結され、各振動腕１１１，１１２，１１
３が両持ち構造となる振動片２を構成している。
【００５７】
振動腕１１１には、基部１１５ａ，１１５ｂに近い位置にそれぞれ圧電素子１６１が設
けられている。同様に、振動腕１１２，１１３には、基部１１５ａ，１１５ｂに近い位置
にそれぞれ圧電素子１６２，１６３が設けられている。なお、振動腕１１１，１１２，１
１３の全長にわたって圧電素子１６１，１６２，１６３を設けても良い。
圧電素子１６１，１６２，１６３は下部電極、圧電膜、上部電極を積層して形成されて
おり、前述の図３、図１４で示した圧電素子と同様の構造を採用することができる。
このように、圧電膜を挟んで下部電極と上部電極とが対向することで圧電素子１６１，
１６２，１６３が形成され、各電極間に正負の電圧をかけることで圧電膜が圧縮または伸
長することが可能である。そして、圧電膜が圧縮または伸長することで、振動腕１１１，
１１２，１１３をＺ方向に変位させることができる。
また、圧電素子１６１，１６３と圧電素子１６２との極性が逆になるように構成されて
おり、図１５（ｂ）、（ｃ）に示すように、隣り合う振動腕が反対方向の振動を交互に繰
り返す、ウォークモード振動を行う。
【００５８】
このような形態の振動片２においても、第１の実施形態にて説明した製造工程と同様な
工程で製造することができ、また同様な効果を享受することができる。
なお、第１の実施形態、第２の実施形態において、３本の振動腕を有する振動片につい
て説明したが、振動腕の数は３以上の奇数本であれば良く、本実施形態に限定されない。
（第３の実施形態）
【００５９】
次に、第３の実施形態として、上記で説明した振動片を備えた振動子について説明する
。
図１６は振動子の構成を示し、図１６（ａ）は概略平面図、図１６（ｂ）は（ａ）のＧ
−Ｇ断線に沿う概略断面図である。
振動子５は、振動片１と、収容器としてのセラミックパッケージ８１と、蓋体８５を備
えている。
セラミックパッケージ８１は、振動片１を収納できるように凹部が形成され、その凹部
には振動片１の電極パッド部と接続される接続パッド８８が設けられている。接続パッド
８８はセラミックパッケージ８１内の配線に接続され、セラミックパッケージ８１の外周
部に設けられた外部接続端子８３と導通可能に構成されている。
また、セラミックパッケージ８１の凹部の周囲にはシームリング８２が設けられている
。さらに、セラミックパッケージ８１の底部には貫通穴８６が設けられている。
【００６０】
振動片１は、セラミックパッケージ８１の接続パッド８８に導電性接着剤８４を介して
接着固定され、セラミックパッケージ８１の凹部を覆う蓋体８５とシームリング８２とが
シーム溶接されている。セラミックパッケージ８１の貫通穴８６には金属材料の封止材８
７が充填されている。この封止材８７は、減圧雰囲気内で溶融させられ、セラミックパッ
ケージ８１内が減圧状態となるように気密に封止されている。
【００６１】
このように、振動子５は第１の実施形態または第２の実施形態の振動片がセラミックパ
ッケージ８１に収容され、小型化が容易で特性に優れた振動子５を提供することができる
。
なお、セラミックパッケージ８１内に、発振回路を含むＩＣなどの回路素子を収容して
発振器として構成することも可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１，２…振動片、５…振動子、１１，１２，１３…振動腕、１５…基部、２１，２２，
２３…下部電極、２７…接続部、３１，３２，３３…圧電膜、４１，４２，４３…絶縁膜
、５１，５２，５３…上部電極、５７…接続部、６１，６２，６３…圧電素子、６５，６
６…電極パッド部、７０…基板、７１…下部電極形成膜、７２…レジスト膜、７３…圧電
膜、７５…支持部、７６…枠部、８１…セラミックパッケージ、８２…シームリング、８
３…外部接続端子、８４…導電性接着剤、８５…蓋体、８６…貫通穴、８７…封止材、８
８…接続パッド、１１１，１１２，１１３…振動腕、１１５ａ，１１５ｂ…基部、１６１
，１６２，１６３…圧電素子。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動腕を有する振動片、振動片の製造方法および振動子に関する。
【背景技術】
【０００２】
振動腕を有する振動子において、振動腕が屈曲振動のように面内で振動するのではなく
、振動腕の厚み方向に振動する振動片が知られている。この振動片は、一般に複数本の振
動腕を有し、隣り合う振動腕が反対方向の振動を交互に繰り返す、ウォークモード振動を
行う振動片である。
例えば、特許文献１にはウォークモード振動を利用した角速度センサーが開示されてい
る。この角速度センサーはシリコンなどで形成された３本のアーム（振動腕）を有し、そ
れぞれのアームの一面にアーム駆動用の下層電極（下部電極）、圧電薄膜（圧電膜）、上
層電極（上部電極）がこの順に形成されている。これらの下層電極、圧電薄膜、上層電極
にて圧電素子が形成され、圧電薄膜の逆圧電効果により振動片の厚み方向に振動が可能で
ある。そして、隣り合うアームとは逆方向に振動するように各電極の極性が設定されてい
る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２２４６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような振動片において、下層電極、圧電薄膜、上層電極のそれぞれが重なり合った
部分が有効な圧電素子となり、圧電素子の有効な面積およびアームの中心に対する位置精
度が振動片の特性を確保するために重要となる。下層電極、圧電薄膜、上層電極の形成に
は、それぞれに形成誤差が生じ、その誤差は累積するため、振動片の製造において各アー
ムの下層電極、圧電薄膜、上層電極の形状および位置精度を厳しく管理する必要がある。
また、通常、下層電極、圧電薄膜、上層電極の順に膜を形成するために、上層になるほ
ど面積が小さくなり、圧電素子としての大きさは下層電極よりも小さくなり、所望の特性
が得られないことがある。
特に、振動片の小型化を図る場合には、圧電素子の形成精度に限界があり、振動片の特
性においてばらつきが大きくなり振動片の小型化が困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態
または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例にかかる振動片は、３以上の奇数本の振動腕を有し、各前記振動
腕が厚み方向に振動し、かつ隣り合う前記振動腕が互いに反対方向に振動する振動片であ
って、前記振動腕の厚みを規定する対向する面の一方の面に設けられた下部電極と、前記
下部電極を覆って形成された圧電膜と、前記圧電膜を覆って形成された上部電極と、を有
することを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、振動腕において下部電極を覆って圧電膜が形成され、そして圧電膜
を覆って上部電極が形成されている。このことから、下部電極の面積に応じた圧電素子を
得ることができる。
このように、下部電極と同等の大きさの圧電素子を振動腕に形成することができ、従来
に比べて圧電素子を大きく形成できる。そして、圧電素子が大きく形成できることから、
振動腕の駆動領域を大きくでき、振動効率の良い振動片を提供できる。
また、振動腕に面積の大きい圧電素子を形成できるため、振動片の小型化が容易となる
。
【０００８】
［適用例２］上記適用例にかかる振動片において、前記下部電極の電極幅が前記振動腕
の腕幅と同等に形成されていることが望ましい。
【０００９】
この構成によれば、振動腕の腕幅と同等な幅で圧電素子が得られることから、駆動領域
をさらに大きく設定することができ、振動効率の良い振動片を提供できる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例にかかる振動片において、前記圧電膜が前記振動腕を囲んで形
成されていることが望ましい。
【００１１】
この構成によれば、圧電膜が振動腕を囲んで形成されていることから、圧電膜を形成す
ることによる振動腕に与える応力を表裏でキャンセルでき、振動腕にそりが発生しない振
動片を得ることができる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例にかかる振動片において、前記上部電極が前記振動腕を囲んで
形成されていることが望ましい。
【００１３】
この構成によれば、上部電極が振動腕を囲んで形成されていることから、上部電極を形
成することによる振動腕に与える応力を表裏でキャンセルでき、振動腕にそりが発生しな
い振動片を得ることができる。
【００１４】
［適用例５］上記適用例にかかる振動片において、前記圧電膜と前記上部電極の間に絶
縁膜を含むことが望ましい。
【００１５】
この構成によれば、圧電膜と上部電極の間に絶縁膜を含み、上部電極と下部電極の間で
短絡することを防止でき、良好な振動片を得ることができる。
【００１６】
［適用例６］本適用例にかかる振動子は、上記の振動片と、前記振動片を収納する収容
器を有し、前記振動片が前記収容器内に気密に収容されていることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、上記の振動片が収容器に収容されていることから、小型化が容易で
特性に優れた振動子を提供することができる。
【００１８】
［適用例７］本適用例にかかる振動片の製造方法は、３以上の奇数本の振動腕を有し、
各前記振動腕が厚み方向に振動し、かつ隣り合う前記振動腕が互いに反対方向に振動する
振動片の製造方法であって、振動片の外形をエッチングして形成する外形エッチング工程
と、前記振動腕の厚みを規定する対向する面の一方の面に下部電極を形成する下部電極形
成工程と、前記下部電極を覆う圧電膜を形成する圧電膜形成工程と、前記圧電膜を覆う上
部電極を形成する上部電極形成工程と、を有することを特徴とする。
【００１９】
この製造方法によれば、振動腕の下部電極を覆って圧電膜を形成し、次にこの圧電膜を
覆って上部電極を形成している。このようにすれば、圧電膜および上部電極は精度の高い
パターニングする必要がなく、下部電極の位置精度および面積に応じた圧電素子を容易に
形成することができる。
そして、この製造方法によれば、下部電極と同等の大きさの圧電素子を形成することが
可能であり、従来に比べて圧電素子を大きく形成できる。そして、圧電素子が大きいこと
から、振動腕の駆動領域を大きくでき、振動効率の良い振動片を提供できる。
【００２０】
［適用例８］上記適用例にかかる振動片の製造方法は、前記外形エッチング工程におい
て、前記下部電極を形成するための下部電極形成膜を耐蝕膜として利用することが望まし
い。
【００２１】
この製造方法によれば、下部電極形成膜を耐蝕膜として利用することができることから
、新たに下部電極を形成することがなく、工程を削減することができる。
【００２２】
［適用例９］上記適用例にかかる振動片の製造方法は、前記下部電極形成工程において
、前記下部電極の電極幅を前記振動腕の腕幅と同等に形成することが望ましい。
【００２３】
この製造方法によれば、振動腕の腕幅と同等な幅で圧電素子が得られることから、駆動
領域をさらに大きく設定することができ、振動効率の良い振動片を提供できる。
【００２４】
［適用例１０］上記適用例にかかる振動片の製造方法は、前記圧電膜形成工程において
、前記圧電膜が前記振動腕を囲んで形成することが望ましい。
【００２５】
この製造方法によれば、圧電膜が振動腕を囲んで形成されていることから、圧電膜を形
成することによる振動腕に与える応力を表裏でキャンセルでき、振動腕にそりが発生しな
い振動片を得ることができる。
【００２６】
［適用例１１］上記適用例にかかる振動片の製造方法は、前記上部電極形成工程におい
て、前記上部電極が前記振動腕を囲んで形成することが望ましい。
【００２７】
この製造方法によれば、上部電極が振動腕を囲んで形成されていることから、上部電極
を形成することによる振動腕に与える応力を表裏でキャンセルでき、振動腕にそりが発生
しない振動片を得ることができる。
【００２８】
［適用例１２］上記適用例にかかる振動片の製造方法は、前記圧電膜と前記上部電極の
間に、絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程を含むことが望ましい。
【００２９】
この製造方法によれば、圧電膜と上部電極の間に絶縁膜を含み、上部電極と下部電極の
間で短絡することを防止でき、良好な振動片を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１の実施形態における振動片の構成を示す概略平面図。
【図２】図１の裏面の概略平面図。
【図３】圧電素子の構成を示す概略断面図。
【図４】第１の実施形態における振動片の動作を説明する模式図。
【図５】下部電極に接続される配線を示し、（ａ）は表面の概略平面図、（ｂ）は裏面の概略平面図。
【図６】上部電極に接続される配線を示し、（ａ）は表面の概略平面図、（ｂ）は裏面の概略平面図。
【図７】第１の実施形態における振動片の製造工程を説明する工程図。
【図８】第１の実施形態における振動片の製造工程を説明する工程図。
【図９】第１の実施形態における振動片の製造工程を説明する工程図。
【図１０】第１の実施形態における振動片の製造工程を説明する工程図。
【図１１】第１の実施形態における振動片の製造工程を説明する工程図。
【図１２】第１の実施形態における他の振動片の製造工程を説明する工程図。
【図１３】第１の実施形態における他の振動片の製造工程を説明する工程図。
【図１４】第１の実施形態の圧電素子における変形例の構成を示す概略断面図。
【図１５】第２の実施形態における振動片を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）（ｃ）は振動腕の動作を説明する模式図。
【図１６】第３の実施形態における振動子の構成を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、以下の説明
に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の寸法の割合を適宜
変更している。
（第１の実施形態）
【００３２】
図１は本実施形態の振動片の構成を示す概略平面図である。図２は、図１の裏面の概略
平面図である。図３は圧電素子の構成を示し図１のＡ−Ａ断線に沿う概略断面図である。
振動片１は水晶またはシリコンなどの基材を用いて振動片１が形成されている。振動片
１は直交座標系でＸＹ平面に展開したときに、Ｚ方向を厚みとする形態である。振動片１
は３本の振動腕１１，１２，１３を有し、振動腕１１，１２，１３はＸ方向に並列される
と共に、Ｙ方向に互いに平行に延在している。そして、振動腕１１，１２，１３は基部１
５に連結され、各振動腕１１，１２，１３が片持ち構造となる振動片１を構成している。
【００３３】
各振動腕１１，１２，１３の基部１５に近い位置にはそれぞれ圧電素子６１，６２，６
３が形成されている。
振動腕１１に形成された圧電素子６１は、図３に示すように、下部電極２１、圧電膜３
１、絶縁膜４１、上部電極５１が積層されて形成されている。
下部電極２１は、振動腕１１の厚みを規定する対向する面（Ｚ方向に垂直な面）の一方
の面に設けられている。また、この下部電極２１は振動腕１１の幅と同等の幅で形成され
ている。下部電極２１の上には、下部電極２１を覆い振動腕１１の周囲を囲んで圧電膜３
１が形成されている。そして、圧電膜３１の上には、圧電膜３１を覆い振動腕１１の周囲
を囲んで絶縁膜４１が形成されている。さらに、絶縁膜４１の上には、絶縁膜４１を覆い
振動腕１１の周囲を囲んで上部電極５１が形成されている。
このようにして、圧電膜３１を挟んで下部電極２１と上部電極５１とが対向することで
圧電素子６１が形成され、各電極間に正負の電圧をかけることで圧電膜が圧縮または伸長
することが可能である。そして、圧電膜が圧縮または伸長することで、振動腕をＺ方向に
変位させることができる。
同様に、圧電素子６２，６３は、下部電極２２，２３、圧電膜３２，３３、絶縁膜４２
，４３、上部電極５２，５３が積層されて形成されている。
なお、絶縁膜４１，４２，４３は下部電極２１，２２，２３と上部電極５１，５２，５
３との間の短絡のおそれがない場合には設けなくても良い。
【００３４】
下部電極２１，２２，２３および上部電極５１，５２，５３は振動片１の基部１５に引
き出され、パッケージなどの基台に固定されて電気的導通が図られる電極パッド部６５，
６６に接続されている。また、下部電極２２と上部電極５１，５３とを繋ぎ、圧電素子６
１，６３と圧電素子６２との極性が逆になるように接続部５７が設けられている。
【００３５】
なお、下部電極および上部電極はＡｕ、Ａｌ、Ｔｉなどの金属材料を利用できる。また
、下部電極および上部電極は下地との密着強度を向上させるために下地との間にＣｒ膜を
備えても良い。圧電膜としては、ＺｎＯ、ＡｌＮ、ＰＺＴ、ＬｉＮｂＯ3、ＫＮｂＯ3など
の材料を使用することができるが、特にＺｎＯ、ＡｌＮがより良好な特性が得られ好まし
い。絶縁膜はＳｉＯ2、Ｓｉ2Ｎ3などが用いられる。
また、振動片１の基材として水晶を用いる場合には、Ｘカット板、ＡＴカット板、Ｚカ
ット板などを利用することができる。
【００３６】
図４は、第１の実施形態における振動片の動作を説明する模式図である。
上記のような構成の振動片１は、振動腕１１と振動腕１３は同じ極性の圧電素子が設け
られていることから、各圧電素子（図示せず）に電圧を加えることで中央の振動腕１２と
その両脇の振動腕１１，１３は逆方向に振動し、交番電圧を加えることで隣り合う振動腕
が反対方向の振動を交互に繰り返す振動（ウォークモード振動）を行う。
【００３７】
＜下部電極および上部電極に接続される配線の構成＞
次に、上記のような振動片１の動作を行うための、下部電極および上部電極に接続され
る配線について詳しく説明する。
図５は下部電極に接続される配線を示し、図５（ａ）は表面の概略平面図、図５（ｂ）
は裏面の概略平面図である。図６は上部電極に接続される配線を示し、図６（ａ）は表面
の概略平面図、図６（ｂ）は裏面の概略平面図である。
【００３８】
まず、図５に示すように、下部電極２１，２２，２３は振動片の厚みを規定する対向す
る面の一方の面のみに形成されている。
中央に位置する振動腕１２に形成された下部電極２２からは、同一面の基部１５に配線
が引き出されて、接続部２７に接続されている。振動腕１２の両側に位置する振動腕１１
，１３に形成された下部電極２１，２３からは、同一面の基部１５に配線が引き出されて
接続され、さらにこれらの配線は電極パッド部６６に接続されている。また、図５（ｂ）
に示すように、他方の面（裏面）には配線は形成されない。
【００３９】
図６に示すように、上部電極５１，５２，５３は下部電極を覆う位置に振動腕１１，１
２，１３の周囲を囲んで形成されている。
振動片の表面では、図６（ａ）に示すように、振動腕１２の両側に位置する振動腕１１
，１３に形成された上部電極５１，５３からは、基部１５に配線が引き出されて、接続部
５７に接続されている。
一方、振動片の裏面では、図６（ｂ）に示すように、中央に位置する振動腕１２に形成
された上部電極５２からは、基部１５に配線が引き出されて、電極パッド部６６に接続さ
れている。この電極パッド部６６は基部１５の側面に形成された配線により振動片の表面
に引き回されて、表裏に電極パッド部６６が設けられている。
また、振動腕１１に形成された上部電極５１からは、同一面の基部１５に配線が引き出
されて電極パッド部６５に接続されている。この電極パッド部６５は基部１５の側面に形
成された配線により振動片の表面に引き回されて、表裏に電極パッド部６５が設けられて
いる。
【００４０】
このような、下部電極２１，２２，２３および上部電極５１，５２，５３に接続される
配線が構成され、下部電極側の接続部２７と上部電極側の接続部５７が接続され、下部電
極２２と上部電極５１，５３が接続される。さらに、上部電極５１を通って上部電極側の
電極パッド部６５に接続される。
このようにして、下部電極２２と上部電極５１，５３が電極パッド部６５に接続された
配線となる。
また、下部電極側の電極パッド部６６と上部電極側の電極パッド部６６とが接続され、
下部電極２１，２３と上部電極５２が接続される。
このようにして、下部電極２１，２３と上部電極５２が電極パッド部６６に接続された
配線となる。
【００４１】
＜振動片の製造工程＞
次に、本実施形態の振動片の製造工程について説明する。
図７〜図１１は本実施形態の振動片の製造工程を説明する工程図である。各図中では振
動腕部分の断面（図１におけるＡ−Ａ断面に相当）と、振動片全体の平面を模式図として
表している。
【００４２】
まず、水晶基板またはシリコン基板などの振動片の基板７０を用意し、基板７０の表裏
全面にスパッタ装置を用いて下部電極形成膜７１を形成する（図７（ａ））。下部電極形
成膜７１はＣｒ膜を下地として、その上にＡｕ膜で構成されている。そして、下部電極形
成膜７１を覆うレジスト膜７２を形成する（図７（ｂ））。
続いて、レジスト膜７２を露光、現像を行い振動片の外形にパターニングして（図７（
ｃ））、レジスト膜７２をマスクとして下部電極形成膜７１をエッチングする（図７（ｄ
））。なお、外形のパターニングでは、振動片を支持する支持部７５と、支持部７５に連
結される枠部７６のパターニングも行われる。
【００４３】
次に、レジスト膜７２と下部電極形成膜７１をマスクにして、基板７０をエッチングし
て、振動片の外形エッチングを行う（図８（ａ）、外形エッチング工程）。この外形エッ
チングでは、ドライエッチングまたはウェットエッチングの手法を用いて行われる。そし
て、レジスト膜７２を剥離する（図８（ｂ））。このように、下部電極形成膜７１を外形
エッチングの際の耐蝕膜として利用することで、振動腕１１，１２，１３および基部を基
板７０から分離している。
続いて、下部電極形成膜７１の上からレジスト膜７２を形成し（図８（ｃ））、レジス
ト膜７２を下部電極および配線の形状にパターニングする（図８（ｄ））。
【００４４】
次に、レジスト膜７２をマスクとして下部電極形成膜７１をエッチングし（図９（ａ）
、下部電極形成工程）、その後、レジスト膜７２を剥離する（図９（ｂ））。このように
して、振動腕１１，１２，１３に下部電極２１，２２，２３およびこの下部電極２１，２
２，２３に接続する配線が形成される。
続いて、スパッタ装置などを用いて下部電極２１，２２，２３および配線の上方から基
板の表裏にかかる圧電膜７３を形成する（図９（ｃ））。そして、圧電膜７３の上にレジ
スト膜７２を形成する（図９（ｄ））。
【００４５】
次に、下部電極２１，２２，２３の上方から振動腕を囲んでレジスト膜７２をパターニ
ングし（図１０（ａ））、レジスト膜７２をマスクとして圧電膜７３をエッチングする（
図１０（ｂ）、圧電膜形成工程）。そして、レジスト膜７２を剥離する（図１０（ｃ））
。このようにして、下部電極２１，２２，２３の上から振動腕１１，１２，１３を囲む圧
電膜３１，３２，３３がそれぞれ形成される。
【００４６】
続いて、スパッタ装置などを用いて圧電膜３１，３２，３３の上方から基板の表裏にか
かる絶縁膜を形成し、絶縁膜の上にレジスト膜の形成、レジスト膜のパターニング、絶縁
膜のエッチングを経て、各振動腕１１，１２，１３に絶縁膜４１，４２，４３を形成する
（図１１（ａ）、絶縁膜形成工程）。
次に、スパッタ装置などを用いて絶縁膜４１，４２，４３の上方から基板の表裏にかか
る上部電極形成膜を形成し、上部電極形成膜の上にレジスト膜の形成、レジスト膜のパタ
ーニング、上部電極形成膜のエッチングを経て、各振動腕１１，１２，１３に上部電極５
１，５２，５３およびこれに接続される配線を形成する（図１１（ｂ）、上部電極形成工
程）。
そして、基板の接続部７５から振動片を切断分離して、図１，２に示す振動片１が得ら
れる。
【００４７】
この製造方法のように、先に振動片の外形を加工することで、下部電極、上部電極、圧
電膜を形成してから外形を加工することに比べて、各膜に与えるダメージを低減できる。
このため、電極材料、圧電膜材料の選定する範囲が広がり、振動片の設計自由度が向上す
る。
さらに、圧電膜３１，３２，３３、上部電極は下に位置する膜を覆って形成すればよく
、精度の高いパターニングをする必要がなく形成が容易である。
【００４８】
また、本実施形態の振動片の製造方法は、上記の製造工程の一部を変更した、以下の製
造工程でも製造が可能である。
図１２、図１３は本実施形態における他の振動片の製造工程を説明する工程図である。
まず、水晶基板またはシリコン基板などの振動片の基板７０を用意し、基板７０の表裏
全面にスパッタ装置を用いて下部電極形成膜７１を形成する（図１２（ａ））。下部電極
形成膜７１はＣｒ膜を下地として、その上にＡｕ膜で構成されている。そして、下部電極
形成膜７１を覆うレジスト膜７２を形成する（図１２（ｂ））。
続いて、レジスト膜７２を露光、現像を行い振動片の外形にパターニングして（図１２
（ｃ））、レジスト膜７２をマスクとして下部電極形成膜７１をエッチングする（図１２
（ｄ））。なお、外形のパターニングでは、振動片を支持する支持部７５と、支持部７５
に連結される枠部７６のパターニングも行われる。
【００４９】
次に、レジスト膜７２を剥離する（図１３（ａ））。そして、下部電極形成膜７１の上
からレジスト膜７２を基板７０の表裏に形成する（図１３（ｂ））。
続いて、レジスト膜７２を下部電極および配線の形状にパターニングする（図１３（ｃ
））。その後、レジスト膜７２と下部電極形成膜７１をマスクにして、基板７０をエッチ
ングして、振動片の外形エッチングを行う（図１３（ｄ）、外形エッチング工程）。この
ように、下部電極形成膜７１を外形エッチングの際の耐蝕膜として利用することで、振動
腕１１，１２，１３および基部を基板７０から分離している。
以下、図９〜図１１で説明した工程を経て、振動片１を製作することができる。
【００５０】
以上、本実施形態の振動片１は、振動腕１１，１２，１３において下部電極２１，２２
，２３を覆って、それぞれ圧電膜３１，３２，３３が形成され、そして圧電膜３１，３２
，３３を覆って、それぞれ上部電極５１，５２，５３が形成されている。このことから、
下部電極２１，２２，２３の面積に応じた圧電素子６１，６２，６３が得ることができる
。
このように、下部電極２１，２２，２３と同等の大きさの圧電素子６１，６２，６３を
形成することができ、従来に比べて圧電素子６１，６２，６３を振動腕１１，１２，１３
に大きく形成できる。
また、振動腕１１，１２，１３の腕幅と同等な幅で圧電素子６１，６２，６３が得られ
ることから、振動腕１１，１２，１３の駆動領域をさらに大きく設定することができ、振
動効率の良い振動片１を提供できる。
そして、振動腕１１，１２，１３に面積の大きい圧電素子６１，６２，６３を形成でき
るため、振動片１の小型化が容易となる。
【００５１】
また、圧電膜３１，３２，３３が振動腕１１，１２，１３を囲んで形成されていること
から、圧電膜３１，３２，３３を形成することによる振動腕１１，１２，１３に与える応
力を表裏でキャンセルでき、振動腕１１，１２，１３にそりが発生しない振動片１を得る
ことができる。
同様に、上部電極５１，５２，５３が振動腕１１，１２，１３を囲んで形成されている
ことから、上部電極５１，５２，５３を形成することによる振動腕１１，１２，１３に与
える応力を表裏でキャンセルでき、振動腕１１，１２，１３にそりが発生しない振動片１
を得ることができる。
また、圧電膜３１，３２，３３と上部電極５１，５２，５３の間に絶縁膜４１，４２，
４３を含み、上部電極５１，５２，５３と下部電極２１，２２，２３の間で短絡すること
を防止でき、良好な振動片１を得ることができる。
【００５２】
さらに、本実施形態の振動片１の製造方法によれば、振動腕１１，１２，１３の下部電
極２１，２２，２３を覆って圧電膜３１，３２，３３を形成し、次に圧電膜３１，３２，
３３を覆って上部電極５１，５２，５３を形成している。このようにすれば、圧電膜３１
，３２，３３および上部電極５１，５２，５３は精度の高いパターニングする必要がなく
、下部電極２１，２２，２３の位置精度および面積に応じた圧電素子６１，６２，６３を
容易に振動腕１１，１２，１３に形成することができる。
そして、下部電極２１，２２，２３と同等の大きさの圧電素子６１，６２，６３を形成
することができ、従来に比べて圧電素子６１，６２，６３を大きく形成できる。そして、
圧電素子６１，６２，６３が大きいことから、駆動領域を大きくでき、振動効率の良い振
動片１を提供できる。
また、振動片１の外形をエッチングする際に、下部電極形成膜７１を耐蝕膜として利用
することができることから、外形のエッチング後に新たに下部電極２１，２２，２３を形
成することがなく、工程を削減することができる。
（変形例）
【００５３】
次に、振動腕に形成される圧電素子の膜構造の変形例について説明する。
図１４は、圧電素子における変形例の構成を示す概略断面図である。以下の説明では一
つの振動腕１１の断面について図示して説明する。
図１４（ａ）は、振動腕１１の腕幅より小さい幅の下部電極２１が、振動腕１１の一面
に設けられ、その上に振動腕１１を囲む圧電膜３１が形成され、さらに圧電膜３１の上に
振動腕１１を囲む上部電極５１が設けられている。
図１４（ｂ）は、振動腕１１の腕幅より小さい幅の下部電極２１が、振動腕１１の一面
に設けられ、その同一面に下部電極２１を覆う圧電膜３１が形成され、さらに圧電膜３１
の上に振動腕１１を囲む上部電極５１が設けられている。
図１４（ｃ）は、振動腕１１の腕幅より小さい幅の下部電極２１が、振動腕１１の一面
に設けられ、その上に振動腕１１を囲む圧電膜３１が形成され、さらに圧電膜３１の上か
ら振動腕１１の側面の一部まで覆う上部電極５１が設けられている。
図１４（ｄ）は、振動腕１１の腕幅より小さい幅の下部電極２１が、振動腕１１の一面
に設けられ、その同一面に下部電極２１を覆う圧電膜３１が形成され、さらに圧電膜３１
の上から振動腕１１の側面の一部まで覆う上部電極５１が設けられている。
【００５４】
このように、圧電膜３１が下部電極２１よりも大きな面積で下部電極２１を覆い、上部
電極５１が下部電極２１よりも大きな面積で下部電極２１を覆っていれば、どのような形
態であっても良い。圧電素子がこのような構造をとることで、下部電極２１の面積に応じ
た圧電素子が得られる。上記な構造であっても第１の実施形態と同様の効果を享受できる
。
また、これらの形態を適宜選択することで、振動腕にかかる膜応力による振動腕のそり
を調整でき、そりの少ない振動腕を得ることができる。
（第２の実施形態）
【００５５】
次に、他の形態の振動片について説明する。
図１５は第２の実施形態における振動片を示し、図１５（ａ）は概略平面図、図１５（
ｂ）、（ｃ）は（ａ）のＥ−Ｅ断線に沿う断面図であり、振動腕の動作を説明する模式図
である。
【００５６】
振動片２は水晶またはシリコンなどの基材を用いて振動片２の外形が形成されている。
振動片２は直交座標系でＸＹ平面に展開したときに、Ｚ方向を厚みとする形態である。振
動片２は３本の振動腕１１１，１１２，１１３を有し、振動腕１１１，１１２，１１３は
Ｘ方向に並列されると共に、Ｙ方向に互いに平行に延在している。そして、振動腕１１１
，１１２，１１３は基部１１５ａ，１１５ｂに連結され、各振動腕１１１，１１２，１１
３が両持ち構造となる振動片２を構成している。
【００５７】
振動腕１１１には、基部１１５ａ，１１５ｂに近い位置にそれぞれ圧電素子１６１が設
けられている。同様に、振動腕１１２，１１３には、基部１１５ａ，１１５ｂに近い位置
にそれぞれ圧電素子１６２，１６３が設けられている。なお、振動腕１１１，１１２，１
１３の全長にわたって圧電素子１６１，１６２，１６３を設けても良い。
圧電素子１６１，１６２，１６３は下部電極、圧電膜、上部電極を積層して形成されて
おり、前述の図３、図１４で示した圧電素子と同様の構造を採用することができる。
このように、圧電膜を挟んで下部電極と上部電極とが対向することで圧電素子１６１，
１６２，１６３が形成され、各電極間に正負の電圧をかけることで圧電膜が圧縮または伸
長することが可能である。そして、圧電膜が圧縮または伸長することで、振動腕１１１，
１１２，１１３をＺ方向に変位させることができる。
また、圧電素子１６１，１６３と圧電素子１６２との極性が逆になるように構成されて
おり、図１５（ｂ）、（ｃ）に示すように、隣り合う振動腕が反対方向の振動を交互に繰
り返す、ウォークモード振動を行う。
【００５８】
このような形態の振動片２においても、第１の実施形態にて説明した製造工程と同様な
工程で製造することができ、また同様な効果を享受することができる。
なお、第１の実施形態、第２の実施形態において、３本の振動腕を有する振動片につい
て説明したが、振動腕の数は３以上の奇数本であれば良く、本実施形態に限定されない。
（第３の実施形態）
【００５９】
次に、第３の実施形態として、上記で説明した振動片を備えた振動子について説明する
。
図１６は振動子の構成を示し、図１６（ａ）は概略平面図、図１６（ｂ）は（ａ）のＧ
−Ｇ断線に沿う概略断面図である。
振動子５は、振動片１と、収容器としてのセラミックパッケージ８１と、蓋体８５を備
えている。
セラミックパッケージ８１は、振動片１を収納できるように凹部が形成され、その凹部
には振動片１の電極パッド部と接続される接続パッド８８が設けられている。接続パッド
８８はセラミックパッケージ８１内の配線に接続され、セラミックパッケージ８１の外周
部に設けられた外部接続端子８３と導通可能に構成されている。
また、セラミックパッケージ８１の凹部の周囲にはシームリング８２が設けられている
。さらに、セラミックパッケージ８１の底部には貫通穴８６が設けられている。
【００６０】
振動片１は、セラミックパッケージ８１の接続パッド８８に導電性接着剤８４を介して
接着固定され、セラミックパッケージ８１の凹部を覆う蓋体８５とシームリング８２とが
シーム溶接されている。セラミックパッケージ８１の貫通穴８６には金属材料の封止材８
７が充填されている。この封止材８７は、減圧雰囲気内で溶融させられ、セラミックパッ
ケージ８１内が減圧状態となるように気密に封止されている。
【００６１】
このように、振動子５は第１の実施形態または第２の実施形態の振動片がセラミックパ
ッケージ８１に収容され、小型化が容易で特性に優れた振動子５を提供することができる
。
なお、セラミックパッケージ８１内に、発振回路を含むＩＣなどの回路素子を収容して
発振器として構成することも可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１，２…振動片、５…振動子、１１，１２，１３…振動腕、１５…基部、２１，２２，
２３…下部電極、２７…接続部、３１，３２，３３…圧電膜、４１，４２，４３…絶縁膜
、５１，５２，５３…上部電極、５７…接続部、６１，６２，６３…圧電素子、６５，６
６…電極パッド部、７０…基板、７１…下部電極形成膜、７２…レジスト膜、７３…圧電
膜、７５…支持部、７６…枠部、８１…セラミックパッケージ、８２…シームリング、８
３…外部接続端子、８４…導電性接着剤、８５…蓋体、８６…貫通穴、８７…封止材、８
８…接続パッド、１１１，１１２，１１３…振動腕、１１５ａ，１１５ｂ…基部、１６１
，１６２，１６３…圧電素子。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３以上の奇数本の振動腕を有し、各前記振動腕が厚み方向に振動し、かつ隣り合う前記
振動腕が互いに反対方向に振動する振動片であって、
前記振動腕の厚みを規定する対向する面の一方の面に設けられた下部電極と、
前記下部電極を覆って形成された圧電膜と、
前記圧電膜を覆って形成された上部電極と、を有することを特徴とする振動片。
【請求項２】
請求項１に記載の振動片において、
前記下部電極の電極幅が前記振動腕の腕幅と同等に形成されていることを特徴とする振
動片。
【請求項３】
請求項１に記載の振動片において、
前記圧電膜が前記振動腕を囲んで形成されていることを特徴とする振動片。
【請求項４】
請求項１に記載の振動片において、
前記上部電極が前記振動腕を囲んで形成されていることを特徴とする振動片。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の振動片において、
前記圧電膜と前記上部電極の間に絶縁膜を含むことを特徴とする振動片。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の振動片と、前記振動片を収納する収容器を有し
、
前記振動片が前記収容器内に気密に収容されていることを特徴とする振動子。
【請求項７】
３以上の奇数本の振動腕を有し、各前記振動腕が厚み方向に振動し、かつ隣り合う前記
振動腕が互いに反対方向に振動する振動片の製造方法であって、
振動片の外形をエッチングして形成する外形エッチング工程と、
前記振動腕の厚みを規定する対向する面の一方の面に下部電極を形成する下部電極形成
工程と、
前記下部電極を覆う圧電膜を形成する圧電膜形成工程と、
前記圧電膜を覆う上部電極を形成する上部電極形成工程と、を有することを特徴とする
振動片の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の振動片の製造方法であって、
前記外形エッチング工程において、
前記下部電極を形成するための下部電極形成膜を耐蝕膜として利用することを特徴とす
る振動片の製造方法。
【請求項９】
請求項７に記載の振動片の製造方法であって、
前記下部電極形成工程において、
前記下部電極の電極幅を前記振動腕の腕幅と同等に形成することを特徴とする振動片の
製造方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の振動片の製造方法であって、
前記圧電膜形成工程において、
前記圧電膜が前記振動腕を囲んで形成することを特徴とする振動片の製造方法。
【請求項１１】
請求項７に記載の振動片の製造方法であって、
前記上部電極形成工程において、
前記上部電極が前記振動腕を囲んで形成することを特徴とする振動片の製造方法。
【請求項１２】
請求項７乃至１１のいずれか一項に記載の振動片の製造方法において、
前記圧電膜と前記上部電極の間に、絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程を含むことを特徴
とする振動片の製造方法。
【請求項１】
３以上の奇数本の振動腕を有し、各前記振動腕が厚み方向に振動し、かつ隣り合う前記
振動腕が互いに反対方向に振動する振動片であって、
前記振動腕の厚みを規定する対向する面の一方の面に設けられた下部電極と、
前記下部電極を覆って形成された圧電膜と、
前記圧電膜を覆って形成された上部電極と、を有することを特徴とする振動片。
【請求項２】
請求項１に記載の振動片において、
前記下部電極の電極幅が前記振動腕の腕幅と同等に形成されていることを特徴とする振
動片。
【請求項３】
請求項１に記載の振動片において、
前記圧電膜が前記振動腕を囲んで形成されていることを特徴とする振動片。
【請求項４】
請求項１に記載の振動片において、
前記上部電極が前記振動腕を囲んで形成されていることを特徴とする振動片。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の振動片において、
前記圧電膜と前記上部電極の間に絶縁膜を含むことを特徴とする振動片。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の振動片と、前記振動片を収納する収容器を有し
、
前記振動片が前記収容器内に気密に収容されていることを特徴とする振動子。
【請求項７】
３以上の奇数本の振動腕を有し、各前記振動腕が厚み方向に振動し、かつ隣り合う前記
振動腕が互いに反対方向に振動する振動片の製造方法であって、
振動片の外形をエッチングして形成する外形エッチング工程と、
前記振動腕の厚みを規定する対向する面の一方の面に下部電極を形成する下部電極形成
工程と、
前記下部電極を覆う圧電膜を形成する圧電膜形成工程と、
前記圧電膜を覆う上部電極を形成する上部電極形成工程と、を有することを特徴とする
振動片の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の振動片の製造方法であって、
前記外形エッチング工程において、
前記下部電極を形成するための下部電極形成膜を耐蝕膜として利用することを特徴とす
る振動片の製造方法。
【請求項９】
請求項７に記載の振動片の製造方法であって、
前記下部電極形成工程において、
前記下部電極の電極幅を前記振動腕の腕幅と同等に形成することを特徴とする振動片の
製造方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の振動片の製造方法であって、
前記圧電膜形成工程において、
前記圧電膜が前記振動腕を囲んで形成することを特徴とする振動片の製造方法。
【請求項１１】
請求項７に記載の振動片の製造方法であって、
前記上部電極形成工程において、
前記上部電極が前記振動腕を囲んで形成することを特徴とする振動片の製造方法。
【請求項１２】
請求項７乃至１１のいずれか一項に記載の振動片の製造方法において、
前記圧電膜と前記上部電極の間に、絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程を含むことを特徴
とする振動片の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１０−１８７１９６（Ｐ２０１０−１８７１９６Ａ）
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９８８５（Ｐ２００９−２９８８５）
【出願日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【出願人】（０００００３１０４）エプソントヨコム株式会社 (1,528)
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【出願人】（０００００３１０４）エプソントヨコム株式会社 (1,528)
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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