JP2004032572A - 圧電振動子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】圧電体を高精度に薄板化し圧電振動子の高周波化を容易にする圧電デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】課題を解決するために本発明は、薄板状圧電基板に凹状加工を施すために、複数の孔加工を施し貫通孔を形成した薄板状基板に、該薄板状圧電基板を貼り合わせる工程と、該貫通孔側を該薄板状基板が消滅するまでエッチングを施す工程と、を備えた圧電振動子の製造方法により課題を解決する。
【選択図】 図２
【解決手段】課題を解決するために本発明は、薄板状圧電基板に凹状加工を施すために、複数の孔加工を施し貫通孔を形成した薄板状基板に、該薄板状圧電基板を貼り合わせる工程と、該貫通孔側を該薄板状基板が消滅するまでエッチングを施す工程と、を備えた圧電振動子の製造方法により課題を解決する。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧電体を用い高周波の発振周波数を得るための極めて薄い振動子（薄板）の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
昨今の移動体・情報通信機器等に用いられる振動子やフィルターなどの圧電デバイスは機器の小型化、デジタル化への展開とあいまって、高周波数、広帯域化という基本仕様のハイスペック化の傾向にある。
【０００３】
特に、移動体通信分野では通信網が高密度化するなど、多重通信時代が到来することに対し、これら高密度の通信網では従来より効率の良いフィルタリングとフィルタ特性の広帯域化の要求とが望まれている。
【０００４】
上記のような高周波を発振させるためには、圧電振動子の板厚を薄く加工することは必須な条件であり、従来の圧電振動子の加工方法の代表例では、研磨技術やエッチング技術などの薄板化技術を向上させることで、高周波化と広帯域化に対応するのが現状にある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、圧電振動子（例えばＡＴカット板の水晶振動子）を両面研磨機（俗に言うラッピングマシン）を用いて厚み研磨加工を行う方法では、被加工物が研磨加工中および被加工物の取り扱い（研磨作業中の被加工物を取り出すとき）に被加工物に割れ、欠けが生じる。高周波の振動子を得るために板厚自体も極薄く、更には、被加工物の外形寸法も２ミリ角と非常に小さいことから、組立工程時においても取り扱いが非常に難しい。
【０００６】
一般的にな両面研磨機での量産加工における厚み加工の限界としては１００μｍ程度と考えられている。この限界値は、高周波化を狙った水晶振動子などの厚み加工をするには、厚み数値で比較しても非常に厚く加工そのものが非常に不安定である。
【０００７】
一方、高周波化を狙い化学エッチング（例えばフッ酸溶液を用いた）工法で圧電板の一部をエッチングしようとしても、水晶振動子の持つ結晶構造により材料内の欠陥が選択的に除去されるなどの問題が生じ一様な厚み制御が難しいことや、エッチング溶液の状態管理（エッチング時の液温や濃度など）などが起因となり、エッチングにより水晶振動子の一部分を選択的に薄く加工し厚み制御することも、その製造工程並びに品質維持については非常に不安定となっているのが現状であり、更には、圧電材料をはじめとしたＳｉＯ２以外の材料と混在してエッチングするがフッ素系ガスとの化学反応によりエッチング面に余計な不純物が析出する可能性がある。
【０００８】
本発明は、このような従来の圧電デバイスの製造方法の課題を考慮し、圧電体を高精度に薄板化し圧電振動子の高周波化を容易にする圧電デバイスの製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を解決するために本発明は、薄板状圧電基板に凹状加工を施すために、複数の孔加工を施し貫通孔を形成した薄板状基板に、該薄板状圧電基板を貼り合わせる工程と、該貫通孔側を該薄板状基板が消滅するまでエッチングを施す工程と、を備えたことを特徴とする圧電振動子の製造方法である。
【００１０】
要するに本発明は、エッチング工程において凹状加工を施した薄板状基板（マスク）と薄板状圧電基板の組合せでエッチング処理することを特徴とし、マスクに用いた薄板状基板はエッチングと共に消滅することで、エッチング工程を簡略化するものである。
【００１１】
従って本発明では、圧電（水晶材料）基板と異なる材料の基板を貼り合わせることによっても圧電振動子を実現するものであり、基板を貼り合わせるために本発明では、貼り合わせ面を鏡面状態にし、両者の貼り合わせ面の摩擦力で貼り合わせたり、有機系接着剤を用いるもので、水晶材料ＳｉＯ２などを用いるものである。
【００１２】
本発明の製造方法により、純粋に圧電材料（ＳｉＯ２）のみでエッチング処理を行うので余計な不純物が析出する可能性が無い。また、余計な不純物がエッチングを阻害し処理能力自体が劣化する可能性があるが、この方法では、処理能力と時間が線形関係に推移するので、効率良くエッチング処理が行えることから、高周波の振動子の製造方法を比較的に簡易化するこができ、圧電振動子の薄板化に伴うエッチング時の工程効率を改善し、製造工程における作業性と品質維持、歩留まりの改善と向上を実現するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従ってこの発明の実施例を説明する。なお、各図において同一の符号は同様の対象を示すものとする。図１は本発明の圧電振動子の製造方法の概要を説明する斜視図である。
【００１４】
図１において、１は薄板状基板、２は薄板状圧電基板、３は凹部、４は貫通孔で説明する。薄板状基板１には複数の孔を機械的な加工あるいは化学エッチング加工などにより貫通孔４を形成し、薄板状圧電基板２を有機系接着剤で貼り合わせ一体化する。本実施の形態では、貼り合わせる薄板状圧電基板２の厚みは８０μｍで、薄板状基板１の厚みは７０μｍを例とし、加工後の発振周波数は１５０ＭＨｚを想定する。
【００１５】
本発明の特徴としては、薄板状圧電基板に凹状加工を施すために、複数の孔加工を施し貫通孔を形成した薄板状基板に、該薄板状圧電基板を貼り合わせる工程と、該貫通孔側を該薄板状基板が消滅するまでエッチングを施す工程と、を備えた圧電振動子の製造方法である。
【００１６】
薄板状基板１と薄板状圧電基板２は貼り合わせることで一体化の形態を成しており、薄板状基板側からエッチング加工を施すことで、薄板状圧電基板２に部分的な凹部３を構成することができる。そして、凹状を持つ圧電振動子の形状に注目すると図４に示すものである。図４ではエッチング処理を施した後の形状を斜視図で示し、図４の凹状加工を得るところを特徴とする。
【００１７】
本発明により、部分的に厚みを薄く加工することができ、圧電振動子の振動部（薄板状基板１）は薄く、圧電振動子の他の部分（薄板状圧電基板２）は振動部に比べて充分な厚みを持つことから、強度を持ち高い高周波を振動させることのできる圧電振動子を得ることができる。そして、この形状を実現するためのマスクを薄板状圧電基板１で兼用することができるものである。
【００１８】
なお、図２に本発明の製造フローを示し、そのときの状態を図３に斜視図として示す。本発明は前述の圧電振動子を得るために、次の製造方法を特徴とする。まず、図３（ａ）は薄板状圧電基板に凹状加工を施すために、複数の孔加工を施し貫通孔を形成した薄板状基板に、該薄板状圧電基板を貼り合わせる工程と、図３（ｂ）は前記一体となった状態で、該貫通孔側からエッチングを施す工程と、図３（ｃ）は該薄板状基板の板厚が消滅したところで該エッチング処理を止める工程とにより、薄板状圧電基板に凹状形状を構成する。実際にはその後、凹状形状を有する１ブロックで薄板状圧電基板を切り離すことで、個々に圧電振動子を得る。
【００１９】
なお、補足ではあるが、本発明では薄板状基板１と薄板状圧電基板２の材質が水晶を用いたもので説明しているが、薄板状基板１については水晶材料に限らずＳｉＯ２または四ホウ酸リチウムなどであっても構わない。
【００２０】
また、エッチング処理については、代表的には電子ビーム、プラズマ照射と言ったドライエッチングと、フッ酸系溶液を用いたウエットエッチングがある。そして、エッチングを行う場合には、薄板状圧電基板２の薄板状基板１を貼り合わせていない面には、エッチングの浸食を防ぐための処理を行うと精度よくエッチング処理ができる。更に、薄板状基板１が消滅した後であっても、エッチング処理が必要な場合には、継続してエッチング処理を行うこともできる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、本発明の製造方法によって、高周波化、広帯域化に対応できる薄板の圧電振動子の特にエッチング工程を簡略化して製造することができることから、製造歩留まりの改善と作業効率の向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧電振動子の概念を説明する斜視図である。
【図２】本発明の製造方法を説明するフロー図である。
【図３】本発明の製造フローを説明する斜視図である。
【図４】本発明で得られた圧電振動子の拡大した斜視図である。
【符号の説明】
１ 薄板状基板
２ 薄板状圧電基板
３ 凹部
４ 貫通孔
【発明の属する技術分野】
本発明は圧電体を用い高周波の発振周波数を得るための極めて薄い振動子（薄板）の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
昨今の移動体・情報通信機器等に用いられる振動子やフィルターなどの圧電デバイスは機器の小型化、デジタル化への展開とあいまって、高周波数、広帯域化という基本仕様のハイスペック化の傾向にある。
【０００３】
特に、移動体通信分野では通信網が高密度化するなど、多重通信時代が到来することに対し、これら高密度の通信網では従来より効率の良いフィルタリングとフィルタ特性の広帯域化の要求とが望まれている。
【０００４】
上記のような高周波を発振させるためには、圧電振動子の板厚を薄く加工することは必須な条件であり、従来の圧電振動子の加工方法の代表例では、研磨技術やエッチング技術などの薄板化技術を向上させることで、高周波化と広帯域化に対応するのが現状にある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、圧電振動子（例えばＡＴカット板の水晶振動子）を両面研磨機（俗に言うラッピングマシン）を用いて厚み研磨加工を行う方法では、被加工物が研磨加工中および被加工物の取り扱い（研磨作業中の被加工物を取り出すとき）に被加工物に割れ、欠けが生じる。高周波の振動子を得るために板厚自体も極薄く、更には、被加工物の外形寸法も２ミリ角と非常に小さいことから、組立工程時においても取り扱いが非常に難しい。
【０００６】
一般的にな両面研磨機での量産加工における厚み加工の限界としては１００μｍ程度と考えられている。この限界値は、高周波化を狙った水晶振動子などの厚み加工をするには、厚み数値で比較しても非常に厚く加工そのものが非常に不安定である。
【０００７】
一方、高周波化を狙い化学エッチング（例えばフッ酸溶液を用いた）工法で圧電板の一部をエッチングしようとしても、水晶振動子の持つ結晶構造により材料内の欠陥が選択的に除去されるなどの問題が生じ一様な厚み制御が難しいことや、エッチング溶液の状態管理（エッチング時の液温や濃度など）などが起因となり、エッチングにより水晶振動子の一部分を選択的に薄く加工し厚み制御することも、その製造工程並びに品質維持については非常に不安定となっているのが現状であり、更には、圧電材料をはじめとしたＳｉＯ２以外の材料と混在してエッチングするがフッ素系ガスとの化学反応によりエッチング面に余計な不純物が析出する可能性がある。
【０００８】
本発明は、このような従来の圧電デバイスの製造方法の課題を考慮し、圧電体を高精度に薄板化し圧電振動子の高周波化を容易にする圧電デバイスの製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を解決するために本発明は、薄板状圧電基板に凹状加工を施すために、複数の孔加工を施し貫通孔を形成した薄板状基板に、該薄板状圧電基板を貼り合わせる工程と、該貫通孔側を該薄板状基板が消滅するまでエッチングを施す工程と、を備えたことを特徴とする圧電振動子の製造方法である。
【００１０】
要するに本発明は、エッチング工程において凹状加工を施した薄板状基板（マスク）と薄板状圧電基板の組合せでエッチング処理することを特徴とし、マスクに用いた薄板状基板はエッチングと共に消滅することで、エッチング工程を簡略化するものである。
【００１１】
従って本発明では、圧電（水晶材料）基板と異なる材料の基板を貼り合わせることによっても圧電振動子を実現するものであり、基板を貼り合わせるために本発明では、貼り合わせ面を鏡面状態にし、両者の貼り合わせ面の摩擦力で貼り合わせたり、有機系接着剤を用いるもので、水晶材料ＳｉＯ２などを用いるものである。
【００１２】
本発明の製造方法により、純粋に圧電材料（ＳｉＯ２）のみでエッチング処理を行うので余計な不純物が析出する可能性が無い。また、余計な不純物がエッチングを阻害し処理能力自体が劣化する可能性があるが、この方法では、処理能力と時間が線形関係に推移するので、効率良くエッチング処理が行えることから、高周波の振動子の製造方法を比較的に簡易化するこができ、圧電振動子の薄板化に伴うエッチング時の工程効率を改善し、製造工程における作業性と品質維持、歩留まりの改善と向上を実現するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従ってこの発明の実施例を説明する。なお、各図において同一の符号は同様の対象を示すものとする。図１は本発明の圧電振動子の製造方法の概要を説明する斜視図である。
【００１４】
図１において、１は薄板状基板、２は薄板状圧電基板、３は凹部、４は貫通孔で説明する。薄板状基板１には複数の孔を機械的な加工あるいは化学エッチング加工などにより貫通孔４を形成し、薄板状圧電基板２を有機系接着剤で貼り合わせ一体化する。本実施の形態では、貼り合わせる薄板状圧電基板２の厚みは８０μｍで、薄板状基板１の厚みは７０μｍを例とし、加工後の発振周波数は１５０ＭＨｚを想定する。
【００１５】
本発明の特徴としては、薄板状圧電基板に凹状加工を施すために、複数の孔加工を施し貫通孔を形成した薄板状基板に、該薄板状圧電基板を貼り合わせる工程と、該貫通孔側を該薄板状基板が消滅するまでエッチングを施す工程と、を備えた圧電振動子の製造方法である。
【００１６】
薄板状基板１と薄板状圧電基板２は貼り合わせることで一体化の形態を成しており、薄板状基板側からエッチング加工を施すことで、薄板状圧電基板２に部分的な凹部３を構成することができる。そして、凹状を持つ圧電振動子の形状に注目すると図４に示すものである。図４ではエッチング処理を施した後の形状を斜視図で示し、図４の凹状加工を得るところを特徴とする。
【００１７】
本発明により、部分的に厚みを薄く加工することができ、圧電振動子の振動部（薄板状基板１）は薄く、圧電振動子の他の部分（薄板状圧電基板２）は振動部に比べて充分な厚みを持つことから、強度を持ち高い高周波を振動させることのできる圧電振動子を得ることができる。そして、この形状を実現するためのマスクを薄板状圧電基板１で兼用することができるものである。
【００１８】
なお、図２に本発明の製造フローを示し、そのときの状態を図３に斜視図として示す。本発明は前述の圧電振動子を得るために、次の製造方法を特徴とする。まず、図３（ａ）は薄板状圧電基板に凹状加工を施すために、複数の孔加工を施し貫通孔を形成した薄板状基板に、該薄板状圧電基板を貼り合わせる工程と、図３（ｂ）は前記一体となった状態で、該貫通孔側からエッチングを施す工程と、図３（ｃ）は該薄板状基板の板厚が消滅したところで該エッチング処理を止める工程とにより、薄板状圧電基板に凹状形状を構成する。実際にはその後、凹状形状を有する１ブロックで薄板状圧電基板を切り離すことで、個々に圧電振動子を得る。
【００１９】
なお、補足ではあるが、本発明では薄板状基板１と薄板状圧電基板２の材質が水晶を用いたもので説明しているが、薄板状基板１については水晶材料に限らずＳｉＯ２または四ホウ酸リチウムなどであっても構わない。
【００２０】
また、エッチング処理については、代表的には電子ビーム、プラズマ照射と言ったドライエッチングと、フッ酸系溶液を用いたウエットエッチングがある。そして、エッチングを行う場合には、薄板状圧電基板２の薄板状基板１を貼り合わせていない面には、エッチングの浸食を防ぐための処理を行うと精度よくエッチング処理ができる。更に、薄板状基板１が消滅した後であっても、エッチング処理が必要な場合には、継続してエッチング処理を行うこともできる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、本発明の製造方法によって、高周波化、広帯域化に対応できる薄板の圧電振動子の特にエッチング工程を簡略化して製造することができることから、製造歩留まりの改善と作業効率の向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧電振動子の概念を説明する斜視図である。
【図２】本発明の製造方法を説明するフロー図である。
【図３】本発明の製造フローを説明する斜視図である。
【図４】本発明で得られた圧電振動子の拡大した斜視図である。
【符号の説明】
１ 薄板状基板
２ 薄板状圧電基板
３ 凹部
４ 貫通孔
Claims (5)
- 薄板状圧電基板に凹状加工を施すために、複数の孔加工を施し貫通孔を形成した薄板状基板に、該薄板状圧電基板を貼り合わせる工程と、該貫通孔側を該薄板状基板が消滅するまでエッチングを施す工程と、を備えたことを特徴とする圧電振動子の製造方法。
- 請求項１記載のエッチングにドライエッチングで行うことを特徴とする圧電振動子の製造方法。
- 請求項１記載のエッチングにウエットエッチングで行うことを特徴とする圧電振動子の製造方法。
- 前記薄板状基板と前記薄板状圧電基板の材質が水晶の圧電材料基板であることを特徴とする請求項１記載の圧電振動子の製造方法。
- 前記薄板状基板と前記薄板状圧電基板の貼り合わせは接着剤で貼り合わせることを特徴とする請求項１記載の圧電振動子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002188884A JP2004032572A (ja) | 2002-06-28 | 2002-06-28 | 圧電振動子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002188884A JP2004032572A (ja) | 2002-06-28 | 2002-06-28 | 圧電振動子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004032572A true JP2004032572A (ja) | 2004-01-29 |
Family
ID=31183446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002188884A Pending JP2004032572A (ja) | 2002-06-28 | 2002-06-28 | 圧電振動子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004032572A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7345402B2 (en) * | 2005-01-12 | 2008-03-18 | Fujitsu-Media Devices Limited | Piezoelectric thin-film resonator and filter using the same |
| JP2010177820A (ja) * | 2009-01-27 | 2010-08-12 | Epson Toyocom Corp | 弾性表面波素子の製造方法 |
-
2002
- 2002-06-28 JP JP2002188884A patent/JP2004032572A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7345402B2 (en) * | 2005-01-12 | 2008-03-18 | Fujitsu-Media Devices Limited | Piezoelectric thin-film resonator and filter using the same |
| JP2010177820A (ja) * | 2009-01-27 | 2010-08-12 | Epson Toyocom Corp | 弾性表面波素子の製造方法 |
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