JP2003229737A - 水晶振動子の製造方法 - Google Patents

水晶振動子の製造方法

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JP2003229737A
JP2003229737A JP2002064525A JP2002064525A JP2003229737A JP 2003229737 A JP2003229737 A JP 2003229737A JP 2002064525 A JP2002064525 A JP 2002064525A JP 2002064525 A JP2002064525 A JP 2002064525A JP 2003229737 A JP2003229737 A JP 2003229737A
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electrode
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photoresist
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Shigeru Kizaki
茂 木崎
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HERUTSU KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】薄板の水晶基板から、フォトリソグラフィー技
術と化学エッチング技術を用いて製造する超小型水晶振
動子を、低コスト化、高安定化、高精度化する。 【解決手段】水晶原石から所定の角度で切り出し、所定
の厚さに研磨した、薄板の水晶基板1に形成する金属膜
を膜厚が500〜3000オングストロームのクロムに
よる単層金属膜2とし、図1(a)の金属膜の形成及び
図1(b)、(e)、(h)の金属膜のエッチング処理
の工数、材料費等を低減し、電極膜にはニッケルと金と
からなる積層膜を用いた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はフォトリソグラフィ
ー技術と化学エッチング技術を用いる超小型水晶振動子
の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】水晶振動子は安定な周波数発生源とし
て、家電製品、コンピユーター、OA機器自動車、携帯
電話等に用いられている。特に超小型音叉型水晶振動子
は、腕時計を始め、各種電子機器の時間基準用として大
量に用いられている。このような音叉型水晶振動子の構
造と従来の製造方法について、図面を用いて説明する。
【0003】図2はフォトリソグラフィー技術と化学エ
ッチング技術(以下フォトエッチ技術と記載する。)に
より作られた音叉型水晶振動子の構造で、図2(a)は
平面図、図2(b)はA−A線での断面を示す断面図で
あり、図3は音叉型水晶振動子の従来の製造方法を工程
順に表す図2のA−A線での断面を示す断面図である。
【0004】図2において、音叉型水晶振動子8は、基
部9及び左腕10、右腕11から構成され、左腕10に
は水晶主面の表裏に、平面電極12及び水晶側面に側面
電極14が、右腕には同様に平面電極13及び同様に側
面電極15が設けられている。
【0005】平面電極12と側面電極15は、電界が加
えられて振動するとき、同一電位となるように、導電パ
ターンで接続されている(図示せず)。同様に平面電極
13と側面電極14も接続されている。振動は、紙面に
平行に左右の腕が互いに逆位相となる屈曲モードであ
る。尚、音叉型水晶振動子の寸法は、一例として、全長
3.5mm、全幅0.8mm、厚さ0.1mmで、振動
数32Khzである。
【0006】つぎに図3により、フォトエッチ技術を用
いた音叉型水晶振動子の従来の製造方法について説明す
る。まず図3(a)に示すように、水晶原石より所定の
角度で切り出し、研磨処理を行って所定の厚さに加工し
た水晶基板16の表裏両面にクロム17の金属膜と、ク
ロム17の上に金18の金属膜を形成し、クロムと金と
からなる積層金属膜を形成する。これらの積層金属膜の
形成は、真空蒸着法などで行う。尚水晶基板1枚から、
前記音叉型を約200本製造することができる。
【0007】その後、図3(b)に示すように、感光性
樹脂(図示せず)を全面に回転塗布法により形成し、所
定のフォトマスクを用いて、露光、現像処理を行い、感
光性樹脂をパターニングし、このパターニングした感光
性樹脂をエッチングマスクとして、クロム17と金18
とからなる積層金属膜をエッチングするフォトエッチ技
術により、積層金属膜を音叉外形形状にパターニングす
る。ここで積層金属膜を構成する金はヨウ素系の水溶液
によりエッチングし、クロムは硝酸第二セリウムアンモ
ニウムと過塩素酸との混合液によりエッチングする。
【0008】つぎに図3(c)に示すように、全面にフ
ォトレジストを回転塗布法により形成し、露光、現像処
理を行い、平面電極の形状とは反転(ネガテイブ)形状
を有するフォトレジスト19を形成する。
【0009】つぎに図3(d)に示すように、クロム1
7と金18とからなる積層金属膜とフォトレジスト19
とをエッチングマスクを用いて、水晶基板16を酸性フ
ッ化アンモニウムなどを用いてエッチングする。このと
き、積層金属膜とフォトレジスト19とは水晶基板16
のエッチング液に耐える。この結果外形形状は、クロム
と金とからなる積層金属膜と同一な左腕10と右腕11
とを有する音叉形状となる。
【0010】つぎに図3(e)に示すように、フォトレ
ジスト19をエッチングマスクに用いて水晶基板16の
表裏両面に形成したクロム17と金18とからなる積層
金属膜をエッチングする。このエッチングは図3(b)
で述べた技術を用いる。この結果水晶基板面16の電極
膜形成部20が露出して後述する工程で形成する電極膜
を作ることができる。
【0011】つぎに、図3(f)に示すように、全面に
電極膜21を真空蒸着法などにより形成する。この電極
膜21は積層金属膜と異なる材料を用いる。例えばチタ
ンとパラジウムの積層膜を用いる。電極膜の形成温度
は、フォトレジスト19のパターン形状が劣化しないよ
うに選ばれる。
【0012】つぎに、図3(g)に示すように、フォト
レジスト19とこの上に形成した電極膜21とを除去す
る。フォトレジストの除去は、加温した溶剤の中に浸漬
し、溶解させる。この溶剤は電極膜21のピンホールを
通じてフォトレジスト19に到達し、フォトレジストを
溶解する。このとき、水晶基板16上の電極膜21は、
水晶基板に密着しており剥離はしない。
【0013】最後に、図3(h)に示すように、平面電
極と反転パターンを有するクロム17と金18とからな
る積層金属膜を前記と同様にエッチング除去することに
より、音叉の左腕10及び右腕11に平面電極12,1
3と側面電極14,15とが形成できる。
【0014】このようにして作られた音叉型水晶振動子
は、セラミクス等で構成された表面実装型容器等に収納
され、振動数の調整、封止等が行われ完成品となる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】近年、電子機器に用い
られる水晶振動子、特に携帯電話、腕時計等に用いられ
る音叉型水晶振動子に対して、超小型で高安定、高精度
等を有する低コストのものが強く求められている。しか
しながら、上記のような従来の製造方法においては、低
コストを実現するために以下の問題があった。
【0016】図3(a)において、水晶基板16の表裏
両面にクロム17と、金18とからなる積層金属膜を形
成するため、2工程の真空蒸着が必要である。又図3
(b)において、積層金属膜のエッチングは、クロムと
金をそれぞれ行うため、2工程必要である。又図3
(e)においても、電極膜形成部20を作るため、2工
程のエッチングが必要である。更に図3(h)におい
て、平面電極12,13を形成するため、2工程のエッ
チングが必要である。即ち、積層金属膜を用いるため、
工数を要し、材料費等も高くなる。又複雑な工程のため
歩留りも悪かった。
【0017】本発明の目的は、上記課題を解決しようと
するもので、従来のフォトエッチ技術による水晶振動子
の製造方法に対して、超小型、高安定、高精度で低コス
トな水晶振動子を実現するためのフォトエッチ技術によ
る製造方法を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の水晶振動子の製造方法は、以下に記した特徴
を有する。
【0019】請求項1に係わる発明の水晶振動子の製造
方法は、薄板の水晶基板に金属膜を形成し、該金属膜を
水晶振動子の外形形状にパターニングする工程と、前記
金属膜上に所定の電極形状とはネガテイブな関係のパタ
ーンを有するフォトレジストを形成する工程と、露出し
た水晶基板をエッチングし所定の水晶振動子に加工する
工程と、フォトレジストをマスクに前記金属膜をエッチ
ングする工程と、水晶基板の平面と側面とに電極膜を形
成する工程と、フォトレジストとフォトレジスト上に形
成された前記電極膜を除去する工程と、前記金属膜をエ
ッチングして水晶基板面と密着し形成された平面電極と
側面電極を残存させる工程とを有する水晶振動子の製造
方法において、前記金属膜は単層膜であることを特徴と
するものである。
【0020】請求項2に係わる発明の水晶振動子の製造
方法の単層膜は、膜厚が500〜3000オングストロ
ームの範囲であることを特徴とするものでる。
【0021】請求項3に係わる発明の水晶振動子の製造
方法の単層膜は、材質がクロムであることを特徴とする
ものである。
【0022】請求項4に係わる発明の水晶振動子の製造
方法の電極膜は、材質がニッケルとクロムとからなる積
層膜であることを特徴とするものである。
【0023】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を、図面
に基づいて説明する。図1は、本発明の実施の形態を示
す水晶振動子の製造方法を工程順に表す断面図で、図2
の音叉型水晶振動子の腕部のA−A線における断面であ
る。
【0024】まず図1(a)に示すように、水晶原石よ
り所定の角度で切り出し、研磨処理を行って所定の厚さ
に加工した水晶基板1の表裏両面に、金属膜2を真空蒸
着法等で形成する。この金属膜は単層で、膜厚が500
〜3000オングストロームのクロム等が用いられる。
これにより、従来は、積層金属膜を形成するため2工程
必要であったが、1工程で形成でき、工数、料費等を減
らすことができる。
【0025】その後、図1(b)に示すように、水晶基
板1に感光性樹脂を回転塗布法で形成し、フォトエッチ
技術によりクロムの単層金属膜2を音叉外形形状にパタ
ーニングする。ここで、クロムの単層金属膜2は、硝酸
第二セリウムアンモニウムと過塩素酸との混合液により
エッチングする。このエッチング工程において、単層金
属膜を用いるため、従来の2工程から1工程で行うこと
ができ、工数、材料費を減らすことができる。
【0026】つぎに図1(c)に示すように、全面にフ
ォトレジストを回転塗布法により形成し、露光、現像処
理を行い、平面電極の形状とは反転(ネガテイブ)形状
を有するフォトレジスト3を形成する。このフォトレジ
スト3はポジ型、ネガ型のどちらでもよい。又断面形状
は逆テーパー型でもよい。
【0027】つぎに図1(d)に示すように、クロム等
の単層金属膜2とフォトレジスト3とをエッチングマス
クに用いて、水晶基板1を酸性フッ化アンモニウム等を
用いてエッチングする。このとき、クロムの単層金属膜
2は従来の積層金属、膜と同様に水晶基板1のエッチン
グ液に十分耐えることができる。この結果外形形状は、
単層金属膜と同一な左腕4と右腕5とを有する音叉形状
となる。
【0028】つぎに図1(e)に示すように、フォトレ
ジスト3をエッチングマスクに用いて、水晶基板1の表
裏両面に形成したクロム等の単層金属膜2をエッチング
する。この結果、水晶基板1の電極膜形成部6が露出し
て、後述する工程で形成する電極膜を作ることが出来
る。このエッチング工程においても、従来の2工程から
1工程で行うことが出来る。
【0029】つぎに図1(f)に示すように、全面に電
極膜7を形成する。この材料には、ニッケルと金の積層
膜が用いられ、真空蒸着法やスパッタ法で行われる。こ
れにより、クリスタルインピーダンス等の性能が改善で
きた。尚、チタンとパラジウムを用いてもよい。
【0030】つぎに図1(g)に示すように、フォトレ
ジスト3とこの上に形成した電極膜7とを除去する。フ
ォトレジストの除去は、加温した溶剤の中に浸漬し、溶
解させる。この溶剤は電極膜7のピンホールを通じてフ
ォトレジスト3に到達し、フォトレジストを溶解する。
このとき、水晶基板1上の電極膜7は、水晶基板に密着
しており、剥離はしない
【0031】最後に図1(h)に示すように、平面電極
とは反転パターンを有する単層金属膜2を前記と同様に
エッチング除去することにより、音叉の左腕4に平面電
極7a側面電極7b及び右腕5に平面電極7c側面電極
7dが形成できる。このとき、エッチング工程を、2工
程から1工程にすることができる。このようにして作ら
れた音叉型水晶振動子は、この後、従来工程を経て、完
成品となる。
【0032】尚、本発明の水晶振動子の製造方法は、音
叉型水晶振動子で説明したが、AT板、DT板、GT板
等、他の振動モードを有する水晶振動子やタンタル酸リ
チウム、ニオブ酸リチウムからなる振動子にも適用でき
る。
【0033】
【発明の効果】以上述べたようように本発明によれば、
薄板の水晶基板に金属膜を形成し、該金属膜を水晶振動
子の外形形状にパターニングする工程と、前記金属膜上
に所定の電極形状とはネガテイブな関係のパターンを有
するフォトレジストを形成する工程と、露出した水晶基
板をエッチングし所定の水晶振動子形状に加工する工程
と、フォトレジストをマスクに前記金属膜をエッチング
する工程と、水晶基板の平面と側面とに電極膜を形成す
る工程と、フォトレジストとフォトレジスト上に形成さ
れた前記電極膜を除去する工程と、前記金属膜をエッチ
ングして水晶基板面に密着して形成された平面電極と側
面電極とを残存させる工程とを有する水晶振動子の製造
方法において、金属膜を膜厚が500〜3000オング
ストロームのクロム等の単層膜としたことにより、金属
膜形成工程を従来の2工程から1工程へ、金属膜のエッ
チング工程も2工程から1工程へ減らすことができた。
尚、前記単層膜は水晶基板のエッチングに十分耐える膜
である。これにより、工数、材料費等を大幅に減らすこ
とができた。又工程の減少により、歩留りも向上でき
た。更に、電極膜にニッケルと金を用いることにより、
クリスタルインピーダンス等の性能が改善できた。この
結果、超小型で高安定、高精度の低コスト水晶振動子が
実現でき、本発明の効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の水晶振動子の製造方法の実施例を示す
断面図である。
【図2】従来例と本発明の実施例とにおける音叉型水晶
振動子の構造を示し、(a)は平面図、(b)はA−A
線での断面図である。
【図3】従来の水晶振動子の製造方法を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
1 水晶基板 2 単層金属膜 3 フォトレジスト 4 左腕 5 右腕 6 電極膜形成部 7 電極膜 7a、7c 平面電極 7b、7d 側面電極

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 薄板の水晶基板に金属膜を形成し、該金
    属膜を水晶振動子の外形形状にパターニングする工程
    と、前記金属膜上に所定の電極形状とはネガテイブな関
    係のパターンを有するフォトレジストを形成する工程
    と、露出した水晶基板をエッチングし所定の水晶振動子
    形状に加工する工程と、フォトレジストをマスクに前記
    金属膜をエッチングする工程と、水晶基板の平面と側面
    とに電極膜を形成する工程と、フォトレジストとフォト
    レジスト上に形成された前記電極膜を除去する工程と、
    前記金属膜をエッチングして水晶基板面と密着し形成さ
    れた平面電極と側面電極を残存させる工程とを有する水
    晶振動子の製造方法において、前記金属膜は単層膜であ
    ることを特徴とする水晶振動子の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記単層膜は、膜厚が500〜3000
    オングストロームの範囲であることを特徴とする請求項
    1記載の水晶振動子の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記単層膜は、材質がクロムであること
    を特徴とする請求項1又は2記載の水晶振動子の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 前記電極膜は、材質がニッケルと金とか
    らなる積層膜であることを特徴とする請求項項1記載の
    水晶振動子の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008060952A (ja) * 2006-08-31 2008-03-13 Kyocera Kinseki Corp 音叉型水晶振動板とその製造方法
CN108063602A (zh) * 2017-12-28 2018-05-22 中国电子科技集团公司第二十六研究所 一种小型化宽带晶体滤波器的加工方法

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