JP2001053036A - ダイシングブレード及び圧電素板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電材料から成る母材をダイシングブレード
により縦横の切断線によって格子状に切断することによ
り同形状の複数の圧電素板を切り出し、各圧電素板を洗
浄してから各圧電素板上に電極を形成することにより圧
電振動素子を製造する際に、分割されてバラバラになっ
た個々の圧電振動素子の結晶軸方向が不明確になること
を防止することができるダイシングブレードの形状、及
び当該ダイシングブレードを用いて製造される圧電素板
の形状を提供する。 【解決手段】 複数の圧電素板を連結一体化して成る母
材を個々の圧電素板毎に分割するための切断線を、該母
材の主面上に形成するための切断刃を外周縁に沿って有
した円盤状のダイシングブレードであって、上記ダイシ
ングブレードの切断刃は、左右非対称形状の側面形状を
有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は母材を分割して複数
の圧電素板を得る際に使用するダイシングブレードと、
ダイシングブレードにより母材を縦横に切断することに
より得られる個々の圧電素板の形状の改良に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来から水晶素板等の圧電素板の２つの
主表面に夫々相対向し合う励振電極を形成した圧電振動
素子が知られている。この圧電振動素子は、両励振電極
に所要周波数の電流を通電することによって圧電素板の
厚みに反比例した共振周波数を出力させる厚みすべりモ
ード振動で励振するものであり、各種電子機器、通信機
器の周波数信号源として利用されている。特に、圧電素
板としてＡＴカット水晶素板を用いた水晶振動素子は、
広い温度範囲に亙って非常に安定した温度特性を呈する
ため、移動体通信分野を中心とした各分野において用い
られる各種通信装置に広く利用されている。図７(a) 及
び(b) は水晶素板を母材から分割する際に使用するダイ
シングブレードの構成を示す正面図及び側面図、図８
(a) 及び(b) はＡＴカット水晶素板から成る母材から分
割されたＡＴカット水晶素板の構成を示す正面図、及び
側面図、図９は母材としての水晶素板の平面図である。
バッチ処理により複数の水晶振動素子を製造する場合に
は、まず図９に示した水晶素板の母材１（例えば、縦横
１０ｍｍ以上の正方形）を構成する個々の水晶素板２
（例えば、５ｍｍ×１．５ｍｍ）の表裏両主面上に夫々
図示しない励振電極及びリード電極を蒸着等の手法によ
って一括して形成する。このようにして電極形成を完了
した母材１は図７に示したダイシングブレード５を用い
て、点線で示した縦横の線Ｌ１、Ｌ２に沿って切断され
ることにより、個々の個片としての水晶振動素子１０に
分割される。表裏両面に電極形成を受けた母材を切断す
る作業においては、まず平坦な支持面を有したガラス等
から成る台座上にワックス等の接着手段を均一に塗布
し、この接着手段を介して母材１の片面を密着して仮接
着させる。この際、母材１の結晶軸方向を明確に認識で
きるように目印等が付されている。この状態で、ダイシ
ングブレード５を回転させながら線Ｌ１、Ｌ２に沿って
縦横に移動させることにより母材を個々の個片としての
水晶振動素子１０に分割する。ダイシングブレード５
は、図７に示すように均一厚の円盤状であり、中心孔５
ａを切断装置の図示しない回転軸に支持した状態で回転
させることにより外周縁の切断刃５ｂにより母材１を切
断する。切断に際しては、切断刃５ｂの刃先が母材１の
全肉厚を分断するように切り込み量が設定される。

【０００３】切断された個々の水晶振動素子１０は、台
座から剥離する際にワックスが付着した状態にある為、
洗浄工程に供されるが、水晶振動素子を洗浄すると洗剤
中に含まれる有機溶剤等が水晶素板上の励振電極に付着
し残留し易い。電極上に付着した有機溶剤等は経年的に
励振電極に化学変化を発生させるため、この水晶振動素
子をパッケージ内に組み込むことにより完成した水晶振
動子等のデバイスを機器に組み込んだ後で、水晶振動素
子上の励振電極の質量が変動する。励振電極の質量変動
は、水晶デバイスからの出力周波数の変動に直結するた
め、高精度な周波数安定性を求められる機器に使用する
ことには問題がある。例えば、パソコン等の民生用電子
機器のクロック用として水晶デバイスを使用する場合に
は有機溶剤等の付着に起因した励振電極の質量変動と、
それに起因した周波数変動は当該機器のスペック上大き
な問題を惹起しないが、周波数の微妙な変動が機器の用
途や機能に深刻な不具合をもたらす場合には上記のごと
き手順により製造される水晶振動素子を使用することは
できない。即ち、例えば最近では携帯電話機において
も、個々の形態電話機に使用する周波数のチャネル間隔
が狭くなっている為、水晶デバイスの出力周波数が変動
することにより隣接したチャンネル間での漏話等の不具
合が発生し易くなる。このような不具合を解消する為
に、最近では経時的な周波数安定性が強く求められる水
晶振動素子を製造する際に、水晶素板の母材に予め電極
を形成することなく、ダイシングブレードを用いて上記
と同様の切断手順により母材から個々の水晶素板を切り
出し、切り出した各水晶素板に付着したワックス等を洗
浄してから、個々の水晶素板に対して電極を形成すると
いう手順によって水晶振動素子を製造することが行われ
ている。この方法によった場合、電極形成を受けていな
い水晶素板を洗浄するに過ぎないため、洗剤の成分によ
る悪影響が発生する余地はなくなり、洗浄された水晶素
板に励振電極を形成することにより得た水晶振動素子の
周波数は高安定化されている。しかし、このような製造
手順を採用した場合に問題となるのは、図７に示したダ
イシングブレード５を用いて母材から切り出された水晶
素板２上には励振電極が形成されていない一方で、外周
縁の刃先が均一厚であるダイシングブレード５を用いて
切断された水晶素板２は均一厚の矩形板である為に、そ
の結晶軸方向が不明になるという点である。即ち、切断
方向を確定する為に母材自体には結晶軸を表す目印が付
されているが、電極を形成しないで切断された水晶素板
２は洗浄槽内に非整列状態で投入されて洗浄を受けるた
め、その結晶軸方向がバラバラの向きになり、各水晶素
板の結晶軸方向が不明になる。

【０００４】結晶軸方向が不明確化した水晶素板の表裏
両面に励振電極を形成しようとすると、励振電極から素
板端縁に延びるリード電極の方向が素板によって異なっ
た方向となる虞れがある。すると、図１０に示した如き
パッケージ１５内の台座１６上に設けた電極パッド１６
ａ上に水晶振動素子１０をマウントする際に正規の結晶
軸方向とは異なった方向でマウントされる事態が発生す
る。即ち、水晶素板２の表裏両面に夫々形成した励振電
極２ａ及びリード電極２ｂの形成位置と水晶素板の結晶
軸方向との関係が水晶振動素子１０ごとに異なるため、
リード電極２ｂを電極パッド１６ａ上に導電性接着剤１
７にて固定したときの結晶軸方向が水晶振動素子毎に異
なっている確率が増大する。周知のように厚みすべりモ
ードで励振する圧電振動素子１０の温度特性は、構成す
る圧電素板２の切断角度によってほぼ決定されるが、パ
ッケージ１５内に固定する際の結晶軸方向が逆方向とな
った水晶振動素子が混在するとすれば、得られる水晶振
動子の温度特性は、切断角度に換算して約３０秒程度異
なることが知られており、量産時に温度特性の製造誤差
が大きくなるという不具合が発生する。即ち、図１１
(a) はパッケージ内に水晶振動素子１０を固定する際の
結晶軸方向が正である場合の温度特性を示し、(b) は負
である場合の温度特性を示している。このように結晶軸
方向が異なる位置をパッケージ内に固定することにより
温度特性が２分される傾向を示し、極大点の平均値が０
℃にて＋３ｐｐｍとなる一方で、−５℃にて＋５ｐｐｍ
となる。これは、固定時の水晶素板２のＸ軸結晶方向の
違いによるものであり、＋Ｘ軸方向端部を電極パッド１
６ａ上に固定した場合には−Ｘ軸方向端部を固定した場
合に比べて右上りの特性を示し、切断角度に換算して約
３０秒の違いが生じ、量産した場合には周波数温度特性
偏差が拡大され、歩留低下の原因となっていた。この
為、この水晶振動素子を使用した水晶デバイスの品質が
均質化したものとはならず、製品に対する信頼性が低下
する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、圧電材料から成る母材をダイシングブレー
ドにより縦横に切断することにより同形状の複数の圧電
素板を切り出し、各圧電素板を洗浄してから各圧電素板
上に電極を形成することにより圧電振動素子を製造する
際に、分割されてバラバラになった個々の圧電振動素子
の結晶軸方向が不明確になることを防止することができ
るダイシングブレードの形状、及び当該ダイシングブレ
ードを用いて製造される圧電素板の形状を提供すること
にある。即ち、本発明は、ダイシング切断加工に使用す
る円盤状ダイシングブレードの外周縁の切断刃の形状を
非対称テーパ状に構成することにより、切断と同時に結
晶軸の方向付けを行い、圧電振動素子をパッケージ内に
マウントする際に結晶軸方向を常に同一方向に設定し、
もってパッケージ化された圧電振動子を完成した時に圧
電振動素子の結晶軸方向の違いに起因して発生する周波
数温度特性の偏差を低減することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、請求項１の発明は、複数の圧電素板を連結一体化し
て成る母材を個々の圧電素板毎に分割するための切断線
を、該母材の主面上に形成するための切断刃を外周縁に
沿って有した円盤状のダイシングブレードであって、上
記ダイシングブレードの切断刃は、左右非対称形状の側
面形状を有していることを特徴とする。請求項２の発明
は、複数の圧電素板を連結一体化して成る母材の主面上
に、円盤状のダイシングブレードにより各圧電素板間の
境界線に沿って切断して母材を分割することにより形成
される圧電素板において、外周縁に沿って形成した切断
刃の側面形状が非対称形状である上記ダイシングブレー
ドによって、母材の面上に一つの結晶軸方向へ延びる複
数の平行な切断線を形成することにより、母材から分割
された個々の圧電素板の側面形状が左右非対称形状とな
るように構成したことを特徴とする。請求項３の発明
は、上記母材として、ＡＴカット水晶素板を用いたこと
を特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示した実施
の形態により詳細に説明する。図１(a) 及び(b) は本発
明に係るダイシングブレードの一例の正面図及び側面図
であり、このダイシングブレード３０は、全体形状が円
盤状である点は、従来のダイシングブレードと同様であ
るが、円盤状のベース部分３１の片面上に同心円状且つ
小径の凸部３２が形成されている結果として、図１(b)
に示した側面の形状が左右対称とならないように構成さ
れている。即ち、ダイシングブレード３０はその軸心孔
３３を図示しない加工装置の回転軸に取り付け、回転軸
からの駆動力によって回転して外周縁の切断刃３４によ
って図９に示した母材１を縦横に切断する手段である
が、図７に示した従来のダイシングブレードのようにそ
の肉厚が全面に亙って均一化されている訳ではなく、外
周縁の切断刃３４が段差状に構成されている。即ち、こ
の切断刃３４は、段差状の切断刃面３４ａと、その反対
側に位置する平坦な切断刃面３４ｂとを併有している。
図１のダイシングブレードの切断刃３４による母材１の
切断は、図９中のＺ軸方向に沿った切断ラインＬ２に沿
って行う。このことにより、個々の水晶素板２のＸ軸方
向に沿った一方の端縁と他方の端縁の側面形状が異なっ
たものとなる。つまり、段差状の切断刃面３４ａにより
切断された素板端縁部分はテーパー状の面取り部３５を
有した切断形状を形成する一方で、平坦な切断刃面３４
ｂにより切断された素板端縁部分は平坦な端縁３６とな
る。

【０００８】図２はダイシングブレードの切断刃３４に
より母材１をＺ軸方向に沿って切断している状態を示す
拡大断面図であり、台座４０の支持面４１上にワックス
を介して接着固定された母材１に対して切断刃３４を押
し当ててその先端が支持面４１に当接するまで切り込む
ことにより、段差を有した切断刃３４の形状をそのまま
転写した形状の切断面（端面）を有した水晶素板２が形
成される。この切断作業を全ての切断ラインＬ２に沿っ
て実施することにより、切断分離される全ての水晶素板
２は同一のＸ軸方向端部（この例では、−Ｘ軸方向端
部）に図３に示した如きテーパー状の面取り部３５を有
したものとなる。つまり、本発明にあっては、ダイシン
グブレード３０の外周縁に設けた段差形状の切断刃３４
をＺ軸方向に沿った複数の平行な切断ラインＬ２に沿っ
て移動させつつ母材を個々の水晶素板に切断することと
なる為、切断と同時に個々の水晶素板の両Ｘ軸側端縁の
側面形状が異なることとなり、素板端部の形状を手掛か
りにしてパッケージ内に固定する際の正しい結晶軸方向
を容易に判別することが可能となる。従って、洗浄を終
えた個々の水晶素板２を図示しない蒸着炉内に配置した
上でマスクを施して電極パターンを蒸着形成する際に、
結晶軸方向を誤る虞れが皆無となる。この結果、励振電
極及びリード電極を形成した完成品としての水晶振動素
子をパッケージ内にマウントするに際しては、リード電
極側をパッケージ内の台座上に固定する作業を行うだけ
で、結晶軸方向を誤ることのないマウントを実現するこ
とができる。

【０００９】次に、図４(a) 及び(b) は本発明の第２の
実施形態に係るダイシングブレードの正面図、及び側面
図であり、図５(a) 及び(b) は図４のダイシングブレー
ドにより切断された水晶素板の正面図及び側面図であ
り、(c) は切断状態を示す断面図である。この実施形態
のダイシングブレードの切断刃３４ａは段差状ではな
く、ベース部３１からテーパー状に延びている。この
為、図５(c) のように切断刃の刃先が台座４０の支持面
４１に当接するまで切り込むことにより、テーパー状の
切断刃３４ａは一方（右側）の水晶素板の端縁にテーパ
ー状の面取り部３５ａを形成する一方で、平坦な切断面
３４ｂは隣接する他の（左側の）水晶素板の端縁に平坦
な切断面３６ａを形成する。なお、図１、図２等に示し
たダイシングブレードの切断刃３４の形状は一例に過ぎ
ない。従って、例えば図６(a) (b) 及び(c) に夫々例示
した如き切断刃形状を備えたダイシングブレードをも使
用することができる。即ち、図６(a) 及び(b) に夫々示
した切断刃３４の側面形状のように、ベース部分３１か
ら円弧状に延びる切断刃面４５、４６を有する形状とし
てもよい。(a) と(b) の切断刃面４５、４６の形状の違
いは、切断刃面４５が凹形状の切断刃面であるのに対し
て、切断刃面４６が凸形状の切断刃面である点である。
また、図６(c) に示した切断刃面４７は多数の小さな矩
形段差を連続させた切断刃面である。いずれの切断刃面
４５、４６、４７も、切断刃４４の側面形状が左右非対
称であるため、図９中の各切断ラインＬ２に沿って母材
１を切断することにより得られる個々の水晶素板２のＸ
軸側の２つの端縁の形状を異ならせることができ、いず
れの端縁にリード電極を導出すべきかを判別することが
容易となる。なお、上記いずれの実施形態のダイシング
ブレードの切断刃３４も、各切断刃面３４ａ，４５、４
６、４７と反対側に位置する平坦な切断刃面３４ｂによ
り切断される素板端縁の形状は図３(b) の符号３６にて
示した如き平坦な形状（側面形状が左右対称）となる。

【００１０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、圧電材料
から成る母材をダイシングブレードにより縦横の切断線
によって格子状に切断することにより同形状の複数の圧
電素板を切り出し、各圧電素板を洗浄してから各圧電素
板上に電極を形成することにより圧電振動素子を製造す
る際に、分割されてバラバラになった個々の圧電振動素
子の結晶軸方向が不明確になることを防止することがで
きるダイシングブレードの形状、及び当該ダイシングブ
レードを用いて製造される圧電素板の形状を提供するこ
とができる。即ち、本発明は、ダイシング切断加工に使
用する円盤状ダイシングブレードの外周縁の切断刃の側
面形状を左右非対称テーパ状に構成することにより、切
断と同時に結晶軸の方向付けを行い、圧電振動素子をパ
ッケージ内にマウントする際に結晶軸方向を常に同一方
向に設定し、もってパッケージ化された圧電振動子を完
成した時に圧電振動素子の結晶軸方向の違いに起因して
発生する周波数温度特性の偏差を低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) 及び(b) は本発明の一実施の形態例に係る
ダイシングブレードの正面図及び側面図。

【図２】図１のダイシングブレードを用いた母材の切断
状態の説明図。

【図３】(a) 及び(b) は図１のダイシングブレードによ
り切断した水晶素板の正面図及び側面図。

【図４】(a) 及び(b) は本発明の他の実施の形態例に係
るダイシングブレードの正面図及び側面図。

【図５】(a) 及び(b) は図４のダイシングブレードによ
り切断した水晶素板の正面図及び側面図、(c) はこのダ
イシングブレードによる切断状態を示す図。

【図６】(a) (b) 及び(c) は夫々本発明の他の実施の形
態に係るダイシングブレードの切断刃の形状説明図及び
切断状態を示す図。

【図７】(a) 及び(b) は従来のダイシングブレードの正
面図、及び側面図。

【図８】(a) 及び(b) は図７のダイシングブレードを用
いて切断された水晶素板の構成を示す正面図、及び側面
図。

【図９】母材の構成を示す正面図。

【図１０】(a) 及び(b) は水晶振動素子を支持する結晶
軸方向を異ならせてマウントした場合の特性を説明する
為の図。

【図１１】(a) はパッケージ内に水晶振動素子を固定す
る際の結晶軸方向が正である場合の温度特性を示す図、
(b) は負である場合の温度特性を示す図。

【符号の説明】

３０ ダイシングブレード、３１ ベース部、３２ 凸
部、３３ 軸心孔、３４ 切断刃、３４ａ 切断刃面，
３４ｂ 切断刃面，３５ 面取り部，３６端縁，４０
台座，４１ 支持面，４５，４６、４７ 切断面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の圧電素板を連結一体化して成る母
   材を個々の圧電素板毎に分割するための切断線を、該母
   材の主面上に形成するための切断刃を外周縁に沿って有
   した円盤状のダイシングブレードであって、 上記ダイシングブレードの切断刃は、左右非対称形状の
   側面形状を有していることを特徴とするダイシングブレ
   ード。
2. 【請求項２】 複数の圧電素板を連結一体化して成る母
   材の主面上に、円盤状のダイシングブレードにより各圧
   電素板間の境界線に沿って切断して母材を分割すること
   により形成される圧電素板において、 外周縁に沿って形成した切断刃の側面形状が非対称形状
   である上記ダイシングブレードによって、母材の面上に
   一つの結晶軸方向へ延びる複数の平行な切断線を形成す
   ることにより、母材から分割された個々の圧電素板の側
   面形状が左右非対称形状となるように構成したことを特
   徴とする圧電素板。
3. 【請求項３】 上記母材として、ＡＴカット水晶素板を
   用いたことを特徴とする請求項１に記載のダイシングブ
   レード及び請求項２に記載の圧電素板。