JP2000323950A - 振動子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水晶基板の加工方法を改良して、振動子の共
振現象を良好にすると共に、その振動子の製造効率を向
上させる。 【解決手段】 まず、化学的エッチング法により加工さ
れた水晶基板１１において、後述するサンドブラスト加
工しない部分に対しサンドブラスト用のレジスト１２を
設ける。その後、サンドブラスト法により微粒子１３を
用い、前記水晶基板１１のエッチング加工断面に形成さ
れた突出部１１ａをサンドブラスト加工して削り取るこ
とにより、その水晶基板１１におけるエッチング加工断
面を所望の形状に成形する。そして、前記水晶基板１１
に設けられたマスク１２を取り除くことにより、加工断
面にバリの無い所望の形状の水晶基板１１を得ることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水晶基板を成形し
て成る水晶振動子の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的に知られている振動子は、基板を
ワイヤーソー切断等の物理的加工法により加工して作製
されるが、例えば水晶振動子の場合においては、エッチ
ング溶液(フッ酸系エッチング溶液)を用いた化学的エッ
チング法により水晶基板を加工して作製されている。

【０００３】図５Ａ〜Ｃは、一般的な化学的エッチング
法による水晶基板の加工(エッチングプロセス)方法を説
明するための概略工程図である。図５Ａは、マスク形成
工程を示すものであり、水晶基板(例えば、ｚカット水
晶基板)５１におけるエッチングしない部分(所望の部
分)に対してエッチング用のマスク(例えば、蒸着膜；図
５中の斜線部)５２を設ける。なお、前記マスクは、フ
ォトリソグラフィー等の方法により水晶基板に対して転
写して設けられる。また、マスクには、後述するフッ酸
系エッチング溶液に対して耐性を有する金，クロム等が
用いられる。

【０００４】その後、図５Ｂに示すエッチング工程によ
り、フッ酸系エッチング溶液が充填された溶液槽５３内
に、前記マスク５２が設けられた水晶基板５１を浸す。
前記水晶基板５１におけるマスク５２が設けられていな
い部分(以下、被エッチング部と称する)はエッチング溶
液と反応し、時間経過と共に前記被エッチング部のエッ
チングが進行する。図５Ｃはマスク除去工程を示すもの
であり、この工程では前記エッチング工程によりエッチ
ングされた水晶基板５１を前記溶液槽５３から取り出
し、前記水晶基板５１に設けられたマスク５２を除去
(剥離)することにより、水晶基板５１の加工が完了す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】結晶構造において異方
性を有する基板(以下、異方性基板と称する)をエッチン
グする場合、そのエッチング速度は前記異方性基板の結
晶方位によって種々異なってしまう。このため、異方性
基板を化学的エッチングして加工すると、その異方性基
板は例えば図６(詳細を後述する)に示すように結晶方向
に対して特徴的な形状になってしまう。

【０００６】図６Ａ，Ｂは、一般的な化学的エッチング
法により異方性基板を加工した場合の説明図である。な
お、図５に示すものと同様なものには同一符号を付し
て、その詳細な説明を省略する。まず、図６Ａ(エッチ
ング前)に示すように、異方性基板６１の所望の部分に
対してマスク５２を設ける。そして、前記異方性基板６
１の被エッチング部をエッチングすると、その異方性基
板６１の結晶方向によって、図６Ｂ(エッチング後)に示
すように異方性基板６１におけるエッチングされた断面
(以下、エッチング加工断面と称する)に対し、バリ等の
突出部６２が形成されてしまう。

【０００７】例えば、異方性を有する水晶基板を用い、
図６に示したようにエッチングして加工して水晶振動子
を形成する場合には、前記のような突出部６１によって
水晶振動子の形状がアンバランスになってしまい、その
突出部６１が前記水晶振動子の共振現象に対して悪影響
を及ぼしてしまう。

【０００８】また、前記のような異方性基板をワイヤー
ソー切断により加工する場合には、前記異方性基板にお
いて結晶の異方性による影響は生じないが、前記ワイヤ
ーソー切断工程では十分な加工精度が得られず、所望の
振動子を作製することができない。その結果、所望の振
動子に成形するための手間が多くなってしまう。

【０００９】本発明は前記課題に基づいて成されたもの
であり、水晶基板を所望の形状に成形して、共振現象を
良好にすると共に製造効率を向上させた振動子の製造方
法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題の解
決を図るために、第１発明における振動子の製造方法に
おいて、まず水晶基板(例えば、ｚカット水晶基板)の所
望の部分にエッチング用のマスクを設け、前記水晶基板
における被エッチング部を化学的エッチングした後、前
記マスクを除去する。その後、前記水晶基板の所望の部
分にサンドブラスト用のレジストを設け、前記化学的エ
ッチングにより形成されたエッチング加工断面における
突出部を、微粒子(細かくて硬い微粒子；砂粒等)を用い
てサンドブラスト加工して除去したことを特徴とする。

【００１１】第２発明は、振動子の製造方法において、
まず水晶基板の所望の部分にエッチング用のマスクを設
けた後、そのマスクの所望の一端面に対して、一端面の
面積が前記マスクの一端面の面積よりも大きいサンドブ
ラスト用のレジストを設ける。そして、前記レジストを
介して前記水晶基板をサンドブラスト加工した後、前記
レジストを除去してから、前記マスクを介して前記水晶
基板を化学的エッチングしたことを特徴とする。

【００１２】第３発明は、前記第１または第２発明にお
いて、前記水晶基板を用いる代わりに、異方性基板を用
いたことを特徴とする。

【００１３】第４発明は、前記第２発明において、前記
水晶基板を用いる代わりに、等方性基板を用いたことを
特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の第１〜６形
態を図面に基づいて説明する。

【００１５】硬くて脆い物体を加工する方法として、硬
くて細かい微粒子を吹き付けることにより加工するサン
ドブラスト法が知られている。そこで、本実施の第１〜
６形態では、前記サンドブラスト法と前記化学的エッチ
ング法とを複合した方法により、水晶基板に限らず異方
性基板(および結晶構造において等方性を有する基板；
以下、等方性基板と称する)においても、高い精度で所
望の形状に加工することを検討した。

【００１６】(本実施の第１形態)図１Ａ〜Ｃは、本実施
の第１形態における水晶基板の加工方法を説明するため
の概略工程図を示すものである。

【００１７】まず、図１Ａに示すマスク形成工程におい
て、符号１１は図５Ａ〜Ｃに示したように、化学的エッ
チング法により加工された水晶基板(例えば、ｚカット
水晶基板)を示すものである。その水晶基板１１は、後
述するサンドブラスト加工しない部分(所望の部分)に対
して、サンドブラスト用のレジスト１２(図１中の斜線
部)が設けられる(パターニング)。その後、図１Ｂに示
すサンドブラスト工程にて、サンドブラスト法により微
粒子(細かくて硬い微粒子(砂粒等)；図１Ｂ中の散点部)
１３を用い、前記水晶基板１１のエッチング加工断面に
形成された突出部(不要な部分)１１ａをサンドブラスト
加工して削り取る(除去する)ことにより、その水晶基板
１１におけるエッチング加工断面を所望の形状に成形す
る。

【００１８】そして、図１Ｃ(マスク除去工程)に示すよ
うに、前記水晶基板１１に設けられたマスク１２を取り
除く(除去する)ことにより、加工断面にバリの無い所望
の形状の水晶基板１１を得ることができる。本実施の第
１形態における加工方法で水晶基板を加工することによ
り、例えば図２に示すような音叉型の水晶振動子２０
を、所望の形状で作製することができる。

【００１９】(本実施の第２形態)図３Ａ〜Ｅは、本実施
の第２形態における水晶基板の加工方法を説明するため
の概略工程図である。なお、図１に示すものと同様なも
のには同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
また、図３中の一点鎖線は、本実施の第２形態による加
工終了後の水晶基板(所望の形状の水晶基板)を示す仮想
線である。

【００２０】まず、図３Ａ(マスク形成工程)において、
符号３１は水晶基板、符号３２は化学的エッチングに対
して耐性を有するエッチング用のマスク(金，クロム
等；図３中の斜線部)を示すものであり、そのマスク３
２は前記水晶基板３１におけるエッチングしない部分に
対して(所望のパターン)設けられる(パターニング)。そ
の後、図３Ｂ(レジスト形成工程)に示すように、前記水
晶基板３１におけるサンドブラスト加工される側のマス
ク３２の一端面に対して、サンドブラスト用のレジスト
３３(図３中の斜線部)を所望のパターンで設ける(パタ
ーニング)。なお、前記レジスト３３の一端面の面積
は、前記マスク３２の一端面の面積よりもパターンより
も大きく(わずかに大きく)形成されたものとする。

【００２１】次に、図３Ｃ(サンドブラスト工程)に示す
ように前記レジスト３３を介して、そのレジスト３３側
から前記水晶基板３１をサンドブラスト加工することに
より、前記水晶基板３１における不要な部分を削り取る
(除去する)。前記レジスト３３の一端面の面積は、マス
ク３２の一端面の面積よりも大きいため、前記水晶基板
３１におけるサンドブラスト加工された面(以下、サン
ドブラスト加工断面と称する)とマスク３２との間に、
段差部３１ａが形成されてしまう。

【００２２】その後、図３Ｄ(化学的エッチング工程)に
示すように前記水晶基板３１のレジスト３３を除去し、
前記マスク３２を介して前記水晶基板１１を化学的エッ
チングすることにより、前記水晶基板３１における段差
部３１ａを除去することができる。そして、図３Ｅ(マ
スク除去工程)に示すように前記水晶基板３１の第１マ
スク３２を除去して、加工断面にバリの無い所望の形状
の水晶基板３１が得られる。

【００２３】本実施の第２形態における加工方法で水晶
基板を加工することにより、例えば図２に示すような音
叉型の水晶振動子２０を、所望の形状で作製することが
できる。

【００２４】(本実施の第３形態)次に、本実施の第３形
態における水晶基板の加工方法を説明する。

【００２５】前記実施の第１形態では水晶基板を加工し
て得られる音叉型の振動子について説明したが、本実施
の第３形態においてはｚカット水晶基板を前記実施の第
１形態と同様に加工して、圧電振動ジャイロ(特願平１
０−１１１７１１)の作製を試みた。その結果、前記実
施の第１形態と同様にｚカット水晶基板を成形すること
により、所望の形状の圧電振動ジャイロが得られること
を判明した。

【００２６】(本実施の第４形態)次に、本実施の第４形
態における水晶基板の加工方法を説明する。

【００２７】前記実施の第２形態では水晶基板を加工し
て成る音叉型の振動子について説明したが、本実施の第
４形態においてはｚカット水晶基板を前記実施の第２形
態と同様に加工して、圧電振動ジャイロの作製を試み
た。その結果、前記実施の第２形態と同様にｚカット水
晶基板を成形することにより、所望の形状の圧電振動ジ
ャイロが得られることを判明した。

【００２８】(本実施の第５形態)次に、本実施の第５形
態における異方性基板の加工方法を説明する。

【００２９】前記実施の第１，２形態ではＺカット水晶
基板を加工して成る音叉型の振動子について説明した
が、本実施の第５形態においてはｚカット水晶基板以外
の材料、すなわち異方性基板を前記実施の第３，４形態
と同様に加工して、振動子の作製を試みた。その結果、
前記の本実施の第１，２形態と同様に異方性基板を成形
することにより、所望の形状の振動子が得られることを
判明した。

【００３０】(本実施の第６形態)次に、本実施の第６形
態における水晶基板の加工方法を説明する。

【００３１】一般的に知られている化学的エッチング法
により等方性基板を加工する場合、まず図４Ａ(エッチ
ング前)に示すように、等方性基板４１におけるエッチ
ングしない部分(所望の部分)に対して化学的エッチング
用のマスク４２を設けた後、その等方性基板４１をエッ
チング溶液に対して長時間浸す必要がある。そのため、
図４Ｂ(エッチング時)に示すように等方性基板４１とマ
スク４２との間にエッチング溶液が入り込こんでしまう
(図４中の黒抜き矢印で示す部分)。その結果、図４Ｃ
(エッチング後)に示すように前記等方性基板４１が過剰
にエッチングされてしまい、所望の形状の振動子を得る
ことができない。

【００３２】そこで、前記等方性基板について前記実施
の第２形態と同様に加工することを試みた。その結果、
前記実施の第２形態における化学的エッチングは短い時
間で行われるため、前記等方性基板４１において図５に
示すような過剰なエッチングは行われなかった。ゆえ
に、前記実施の第２形態と同様に等方性基板を加工する
ことにより、所望の形状の振動子が得られることを判明
した。

【００３３】

【発明の効果】以上示したように本発明によれば、フォ
トリソグラフィーによる化学的エッチング法とサンドブ
ラスト法とを複合した加工方法で、水晶基板(および異
方性基板，等方性基板)を加工することにより、物理的
な加工方法(ワイヤーソー切断等)と比較して、所望の形
状の振動子(例えば、水晶振動子，圧電振動ジャイロ)を
作製することができる。ゆえに、振動子の共振現象を良
好にすることができると共に、その振動子の製造効率を
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の第１形態における水晶基板の加工方法
を説明するための概略工程図。

【図２】本実施の第１形態(および第２形態)により作製
された音叉型の振動子の斜視図。

【図３】本実施の第２形態における水晶基板の加工方法
を説明するための概略工程図。

【図４】一般的な化学的エッチング法により等方性基板
を加工する場合の問題点の説明図。

【図５】一般的な化学的エッチング法における水晶基板
の加工方法を説明するための概略工程図。

【図６】一般的な化学的エッチング法により異方性基板
を加工する場合の問題点の説明図。

【符号の説明】

１１，３１…水晶基板 １１ａ…突出部 １２，３３…レジスト １３…微粒子(砂粒) ２０…振動子 ３１ａ…段差部 ３２…マスク

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水晶基板の所望の部分にエッチング用の
   マスクを設け、前記水晶基板における被エッチング部を
   化学的エッチングした後、前記マスクを除去し、 前記水晶基板の所望の部分にサンドブラスト用のレジス
   トを設け、前記化学的エッチングにより形成されたエッ
   チング加工断面における突出部を、サンドブラスト加工
   して除去したことを特徴とする振動子の製造方法。
2. 【請求項２】 水晶基板の所望の部分にエッチング用の
   マスクを設けた後、そのマスクの所望の一端面に対し
   て、一端面の面積が前記マスクの一端面の面積よりも大
   きいサンドブラスト用のレジストを設け、 前記レジストを介して前記水晶基板をサンドブラスト加
   工した後、前記レジストを除去してから、前記マスクを
   介して前記水晶基板を化学的エッチングしたことを特徴
   とする振動子の製造方法。
3. 【請求項３】 前記水晶基板を用いる代わりに、異方性
   基板を用いたことを特徴とする請求項１または２記載の
   振動子の製造方法。
4. 【請求項４】 前記水晶基板を用いる代わりに、等方性
   基板を用いたことを特徴とする請求項２記載の振動子の
   製造方法。