JP2004040693A - 水晶振動子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【目的】振動特性にバラツキの少ない特に高周波帯の水晶振動子を提供する。
【構成】貫通孔を有する第１水晶片と平板状の第２水晶片とを直接接合によって張り合わせてなり、外周部よりも厚みの小さい振動領域を有する水晶振動子であって、前記貫通孔は、前記外周部に保護膜を設け、前記貫通孔となる領域に微細粉体を吹き付けて形成された構成とする。さらには、これらの水晶振動子を水晶ウェハから一体的に写真技術によるエッチングを用いた製造方法とする。
【選択図】図１
【構成】貫通孔を有する第１水晶片と平板状の第２水晶片とを直接接合によって張り合わせてなり、外周部よりも厚みの小さい振動領域を有する水晶振動子であって、前記貫通孔は、前記外周部に保護膜を設け、前記貫通孔となる領域に微細粉体を吹き付けて形成された構成とする。さらには、これらの水晶振動子を水晶ウェハから一体的に写真技術によるエッチングを用いた製造方法とする。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水晶片の主面に凹部を設けた高周波用の水晶振動子及びその製造方法を産業上の技術分野とし、特にバラツキの少ない高周波帯（約１００ＭＨｚ以上）の水晶振動子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（発明の背景）水晶振動子は周波数制御素子として、特に発振器及びフィルタに使用される。近年では、光通信によるデジタル化に伴い、高周波数のものが開発されている。このようなものの一つに、水晶片の一主面に凹部を形成した所謂逆メサ型の水晶振動子がある。
【０００３】
（従来技術の一例）第３図は一従来例を説明する水晶振動子の図で、同図（ａ）は水晶片１の断面図、同図（ｂ）は平面図である。
水晶振動子はＡＴカットした水晶片１の一主面に凹部を有し、凹部の外周脚部２よりも厚みの小さい振動領域３を中央部分に設けてなる。これらは、貫通孔６を有する第１水晶片と平板状の第２水晶片とを直接接合によって貼り合わせて形成される。振動領域３の両主面には励振電極４を形成し、例えば両端部に引出電極５を延出する。そして、図示しない保持機構によって水晶片１の両端部を保持し、密閉封入してなる。
【０００４】
例えば第４図に示したように、先ず、凹部及び外周脚部２を形成する複数の貫通孔６を有する第１水晶ウェハ７と、振動領域３を形成する平板状の第２水晶ウェハ８とを直接接合によって貼り合わせる「同図（ａ）」。第１と第２の水晶ウェハ７、８はいずれも鏡面研磨され、平面度が極めて高い。直接接合は例えばシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）とする。なお、水晶の結晶軸（ＸＹＺ）とエッチング速度との関係から、ＡＴカットの場合には概ねＺ′軸方向の一端側が傾斜面となり、他端側がほぼ直角面となる。これにより、合成水晶ウェハ９を得る「同図（ｂ）」。
【０００５】
次に、直接接合された合成水晶ウェハ９に写真技術によるマスクを設けて、振動領域を両主面から例えばフッ酸液によってエッチングする。これにより、振動領域３の振動周波数を目標周波数例えば６００ＭＨｚとすると、励振電極４の質量を見込んで約１．８μｍに加工する。また、振動領域３の直径は０．５ｍｍ程度にする。
【０００６】
そして、同様の写真技術によって励振電極４及び引出電極５を形成した後、矢印で示したように各凹部間の外周脚部２間の中央を切断して個々の水晶片１に分割する「同図（ｃ）」。このような方法であれば、特に第２水晶ウェハ８のエッチング量が少なくて済むので、平面度を高く維持できて振動特性等を有利にする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の水晶振動子では、前述したようにエッチングによって凹部内でのＺ′軸方向の一端側が傾斜面になる。そして、傾斜面の長さは均一ではなく各水晶片間で、個々にばらつく。したがって、振動領域３の面積も個々に異なり、振動特性にバラツキを生じる問題があった。また、厳格には、エッチングによって振動領域３と外周脚部２の根元部との境界条件が異なるため、振動特性を良好に維持する寸法等の設計を複雑にする。
【０００８】
さらには、振動領域の厚みに対して面積が大きいほど、例えばクリスタルインピーダンスや副振動等の振動特性を良好にする。このため、傾斜面の長さを見込んで貫通孔６の上面の直径を下面より多きめに設定し、振動領域３の面積を一定値以上に確保する。したがって、上面の直径が大きくなる分、外形も大きくなり、水晶片１の小型化をも損なう問題もあった。
【０００９】
（発明の目的）本発明は、振動特性にバラツキの少ない特に高周波帯の水晶振動子及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段、請求項１、２】
本発明は、第１水晶ウェハに形成する貫通孔は、前記貫通孔以外の表面に保護膜を設け、前記貫通孔となる領域に微細粉体を吹き付けて形成したことを基本的な解決手段とする。これにより、貫通孔の径は両主面間で一定にできることから、振動領域の面積も一定にして振動特性のバラツキを少なくする。以下、本発明の一実施例を製造方法とともに説明する。
【００１１】
【実施例】
第１図は本発明の一実施例を説明する水晶振動子の断面図である。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。
水晶振動子は、前述同様に、貫通孔６を有する第１水晶片１ａと第２水晶片１ｂとを直接接合によって貼り合わせてなり、一主面に凹部を有して、厚みの大きい外周脚部２と厚みの小さい中央部の振動領域３からなる。そして、両主面のそれぞれに励振電極４及び引出電極５を有してなる。
【００１２】
このようなものでは、先ず、平板状とした第１水晶ウェハ７にブラスト加工によって複数の貫通孔６を形成する。ブラスト加工は砂状とした研削粒からなる微細粉体を加工部分に吹き付けて（噴射して）研削する。ここでは、貫通孔以外の表面に例えばレジストからなる保護膜１０を設ける。そして、貫通孔となる領域に微細粉体を吹き付けて研削し、同領域を貫通する。
【００１３】
次に、前述したように写真技術によるマスクを設けて振動領域を両主面側からエッチングし、目標周波数例えば６００ＭＨｚの厚み例えば１．８μｍにする。なお、いずれか一方の主面のみをエッチングしてもよい。また、平板面側（他主面側）を研磨してもよい。そして、励振電極４及び引出電極５をエッチングによって形成し、その後、直接接合による個々の水晶片１に分割してなる。
【００１４】
このような水晶振動子であれば、第１水晶ウェハ７の貫通孔６をブラスト加工によって形成するので、基本的に両主面間での径を同一にする。そして、振動周波数が高いほど厚みは小さくなるので、精度は高くなる。したがって、振動領域３の面積を各水晶片間で一定にするので、振動特性のバラツキを少なくする。
【００１５】
そして、付随的に、振動領域３と外周脚部２の根元部との境界条件を同一にするので、振動特性を良好に維持する寸法等の設計を容易にする。また、エッチング時の傾斜面による振動領域３の減少を見込んで、一主面側での貫通孔６の径を大きくする必要がないので、外形も小さく維持できる。
【００１６】
【他の事項】
上記実施例では、凹部は水晶片１の一主面側にのみ設けたが、両主面側から設けたとしても基本的に適用できる。また、引出電極５を両端部に延出したが、一端部両側さらにはいずれでもでもよい。また、一対の励振電極４を形成した水晶振動子として説明したが、入出力電極を有するフィルタ素子であったとしても適用でき、本発明はこれらを排除するものではない。
【００１７】
【発明の効果】
本発明は、第１水晶ウェハに形成する貫通孔は、前記貫通孔以外の表面に保護膜を設け、前記貫通孔となる領域に微細粉体を吹き付けて形成する。したがって、貫通孔の径は両主面間で一定にできることから、振動領域の面積も一定にして振動特性のバラツキを少なくした高周波帯の水晶振動子及びその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を説明する水晶片の断面図である。
【図２】本発明の一実施例の製造方法を説明する図で、同図（ａ）は第１水晶ウェハを加工する断面図、同図（ｂ）は第１と第２水晶ウェハを直接接合する組立断面図、同図（ｃ）合成水晶ウェハの断面図である。
【図３】従来例を説明する水晶片の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は平面図である。
【図４】従来例の製造方法を説明する図で、同図（ａｂｃｄ）はそれぞれ水晶ウェハの断面図である。
【符号の説明】
１ 水晶片、２ 外周脚部、３ 振動領域、４ 励振電極、５引出電極、６ 貫通孔、７ 第１水晶ウェハ、８ 第２水晶ウェハ、９ 合成水晶ウェハ、１０
保護膜．
【発明の属する技術分野】
本発明は、水晶片の主面に凹部を設けた高周波用の水晶振動子及びその製造方法を産業上の技術分野とし、特にバラツキの少ない高周波帯（約１００ＭＨｚ以上）の水晶振動子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（発明の背景）水晶振動子は周波数制御素子として、特に発振器及びフィルタに使用される。近年では、光通信によるデジタル化に伴い、高周波数のものが開発されている。このようなものの一つに、水晶片の一主面に凹部を形成した所謂逆メサ型の水晶振動子がある。
【０００３】
（従来技術の一例）第３図は一従来例を説明する水晶振動子の図で、同図（ａ）は水晶片１の断面図、同図（ｂ）は平面図である。
水晶振動子はＡＴカットした水晶片１の一主面に凹部を有し、凹部の外周脚部２よりも厚みの小さい振動領域３を中央部分に設けてなる。これらは、貫通孔６を有する第１水晶片と平板状の第２水晶片とを直接接合によって貼り合わせて形成される。振動領域３の両主面には励振電極４を形成し、例えば両端部に引出電極５を延出する。そして、図示しない保持機構によって水晶片１の両端部を保持し、密閉封入してなる。
【０００４】
例えば第４図に示したように、先ず、凹部及び外周脚部２を形成する複数の貫通孔６を有する第１水晶ウェハ７と、振動領域３を形成する平板状の第２水晶ウェハ８とを直接接合によって貼り合わせる「同図（ａ）」。第１と第２の水晶ウェハ７、８はいずれも鏡面研磨され、平面度が極めて高い。直接接合は例えばシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）とする。なお、水晶の結晶軸（ＸＹＺ）とエッチング速度との関係から、ＡＴカットの場合には概ねＺ′軸方向の一端側が傾斜面となり、他端側がほぼ直角面となる。これにより、合成水晶ウェハ９を得る「同図（ｂ）」。
【０００５】
次に、直接接合された合成水晶ウェハ９に写真技術によるマスクを設けて、振動領域を両主面から例えばフッ酸液によってエッチングする。これにより、振動領域３の振動周波数を目標周波数例えば６００ＭＨｚとすると、励振電極４の質量を見込んで約１．８μｍに加工する。また、振動領域３の直径は０．５ｍｍ程度にする。
【０００６】
そして、同様の写真技術によって励振電極４及び引出電極５を形成した後、矢印で示したように各凹部間の外周脚部２間の中央を切断して個々の水晶片１に分割する「同図（ｃ）」。このような方法であれば、特に第２水晶ウェハ８のエッチング量が少なくて済むので、平面度を高く維持できて振動特性等を有利にする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の水晶振動子では、前述したようにエッチングによって凹部内でのＺ′軸方向の一端側が傾斜面になる。そして、傾斜面の長さは均一ではなく各水晶片間で、個々にばらつく。したがって、振動領域３の面積も個々に異なり、振動特性にバラツキを生じる問題があった。また、厳格には、エッチングによって振動領域３と外周脚部２の根元部との境界条件が異なるため、振動特性を良好に維持する寸法等の設計を複雑にする。
【０００８】
さらには、振動領域の厚みに対して面積が大きいほど、例えばクリスタルインピーダンスや副振動等の振動特性を良好にする。このため、傾斜面の長さを見込んで貫通孔６の上面の直径を下面より多きめに設定し、振動領域３の面積を一定値以上に確保する。したがって、上面の直径が大きくなる分、外形も大きくなり、水晶片１の小型化をも損なう問題もあった。
【０００９】
（発明の目的）本発明は、振動特性にバラツキの少ない特に高周波帯の水晶振動子及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段、請求項１、２】
本発明は、第１水晶ウェハに形成する貫通孔は、前記貫通孔以外の表面に保護膜を設け、前記貫通孔となる領域に微細粉体を吹き付けて形成したことを基本的な解決手段とする。これにより、貫通孔の径は両主面間で一定にできることから、振動領域の面積も一定にして振動特性のバラツキを少なくする。以下、本発明の一実施例を製造方法とともに説明する。
【００１１】
【実施例】
第１図は本発明の一実施例を説明する水晶振動子の断面図である。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。
水晶振動子は、前述同様に、貫通孔６を有する第１水晶片１ａと第２水晶片１ｂとを直接接合によって貼り合わせてなり、一主面に凹部を有して、厚みの大きい外周脚部２と厚みの小さい中央部の振動領域３からなる。そして、両主面のそれぞれに励振電極４及び引出電極５を有してなる。
【００１２】
このようなものでは、先ず、平板状とした第１水晶ウェハ７にブラスト加工によって複数の貫通孔６を形成する。ブラスト加工は砂状とした研削粒からなる微細粉体を加工部分に吹き付けて（噴射して）研削する。ここでは、貫通孔以外の表面に例えばレジストからなる保護膜１０を設ける。そして、貫通孔となる領域に微細粉体を吹き付けて研削し、同領域を貫通する。
【００１３】
次に、前述したように写真技術によるマスクを設けて振動領域を両主面側からエッチングし、目標周波数例えば６００ＭＨｚの厚み例えば１．８μｍにする。なお、いずれか一方の主面のみをエッチングしてもよい。また、平板面側（他主面側）を研磨してもよい。そして、励振電極４及び引出電極５をエッチングによって形成し、その後、直接接合による個々の水晶片１に分割してなる。
【００１４】
このような水晶振動子であれば、第１水晶ウェハ７の貫通孔６をブラスト加工によって形成するので、基本的に両主面間での径を同一にする。そして、振動周波数が高いほど厚みは小さくなるので、精度は高くなる。したがって、振動領域３の面積を各水晶片間で一定にするので、振動特性のバラツキを少なくする。
【００１５】
そして、付随的に、振動領域３と外周脚部２の根元部との境界条件を同一にするので、振動特性を良好に維持する寸法等の設計を容易にする。また、エッチング時の傾斜面による振動領域３の減少を見込んで、一主面側での貫通孔６の径を大きくする必要がないので、外形も小さく維持できる。
【００１６】
【他の事項】
上記実施例では、凹部は水晶片１の一主面側にのみ設けたが、両主面側から設けたとしても基本的に適用できる。また、引出電極５を両端部に延出したが、一端部両側さらにはいずれでもでもよい。また、一対の励振電極４を形成した水晶振動子として説明したが、入出力電極を有するフィルタ素子であったとしても適用でき、本発明はこれらを排除するものではない。
【００１７】
【発明の効果】
本発明は、第１水晶ウェハに形成する貫通孔は、前記貫通孔以外の表面に保護膜を設け、前記貫通孔となる領域に微細粉体を吹き付けて形成する。したがって、貫通孔の径は両主面間で一定にできることから、振動領域の面積も一定にして振動特性のバラツキを少なくした高周波帯の水晶振動子及びその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を説明する水晶片の断面図である。
【図２】本発明の一実施例の製造方法を説明する図で、同図（ａ）は第１水晶ウェハを加工する断面図、同図（ｂ）は第１と第２水晶ウェハを直接接合する組立断面図、同図（ｃ）合成水晶ウェハの断面図である。
【図３】従来例を説明する水晶片の図で、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は平面図である。
【図４】従来例の製造方法を説明する図で、同図（ａｂｃｄ）はそれぞれ水晶ウェハの断面図である。
【符号の説明】
１ 水晶片、２ 外周脚部、３ 振動領域、４ 励振電極、５引出電極、６ 貫通孔、７ 第１水晶ウェハ、８ 第２水晶ウェハ、９ 合成水晶ウェハ、１０
保護膜．
Claims (2)
- 貫通孔を有する第１水晶片と平板状の第２水晶片とを直接接合によって張り合わせてなり、外周部よりも厚みの小さい振動領域を有する水晶振動子であって、前記貫通孔は、前記外周部に保護膜を設け、前記貫通孔となる領域に微細粉体を吹き付けて形成された水晶振動子。
- 複数の貫通孔を有する第１水晶ウェハと平板状の第２水晶ウェハとを直接接合によって張り合わせて多数の凹部を有する合成水晶ウェハを形成し、前記凹部間を切断して前記凹部の外周脚部よりも厚みの小さい振動領域を有する複数の水晶片を得てなる水晶振動子の製造方法であって、前記貫通孔は、前記貫通孔以外の表面に保護膜を設け、前記貫通孔となる領域に微細粉体を吹き付けて形成された水晶振動子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002198325A JP2004040693A (ja) | 2002-07-08 | 2002-07-08 | 水晶振動子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002198325A JP2004040693A (ja) | 2002-07-08 | 2002-07-08 | 水晶振動子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004040693A true JP2004040693A (ja) | 2004-02-05 |
Family
ID=31705810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002198325A Pending JP2004040693A (ja) | 2002-07-08 | 2002-07-08 | 水晶振動子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004040693A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006121441A (ja) * | 2004-10-21 | 2006-05-11 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 水晶振動子の製造方法及び水晶振動子 |
| US7199510B2 (en) | 2004-07-01 | 2007-04-03 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. | Quartz crystal unit |
| US7339309B2 (en) | 2004-09-14 | 2008-03-04 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. | Surface mount crystal oscillator |
| JP2009124587A (ja) * | 2007-11-16 | 2009-06-04 | Daishinku Corp | 圧電振動片、圧電振動デバイス、および圧電振動片の製造方法 |
-
2002
- 2002-07-08 JP JP2002198325A patent/JP2004040693A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7199510B2 (en) | 2004-07-01 | 2007-04-03 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. | Quartz crystal unit |
| US7339309B2 (en) | 2004-09-14 | 2008-03-04 | Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. | Surface mount crystal oscillator |
| JP2006121441A (ja) * | 2004-10-21 | 2006-05-11 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | 水晶振動子の製造方法及び水晶振動子 |
| JP2009124587A (ja) * | 2007-11-16 | 2009-06-04 | Daishinku Corp | 圧電振動片、圧電振動デバイス、および圧電振動片の製造方法 |
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