JP2005318080A - 圧電振動片の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 圧電振動片を折り取ったときにクラックなどの発生を防止できるとともに、パッケージへの実装の際の短絡を防止できるようにする。
【解決手段】 音叉型圧電振動片３０は、基部３２に一対の接続電極５０ａ、５０ｂが形成してある。音叉型圧電振動片３０は、基部３２が複数の連結部３６を介してウエハ１０の枠部３８に接続してある。複数の連結部３６は、１つが一対の接続電極５０ａ、５０ｂの間に形成された分離部５６と対応した位置に形成してある。音叉型圧電振動片３０は、連結部３６を折ることにより、枠部３８から分離される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、圧電振動片の製造方法に係り、特に水晶からなる音叉型圧電振動片をウエハから分離するのに好適な圧電振動片の製造方法に関する。

圧電材料である水晶のウエハからなる音叉型の圧電振動片の製造は、ウエハをフォトエッチングして外形を音叉型に形成することによって行なわれる。この音叉型圧電振動片は、連結部を介してウエハに形成された枠部に接続されており、連結部を折ることによって枠部から分離される。すなわち、図６に示したように、水晶ウエハ１０は、音叉型にパターニングした図示しない耐食膜をマスクとしてエッチングされ、多数の音叉型圧電振動片１２が形成される。エッチングによって形成した音叉型圧電振動片１２は、基部１４が連結部１６を介してウエハ１０に形成された枠部１８に接続してある。

従来、連結部１６は、図６に示されているように、音叉型圧電振動片１２の幅方向中央部に１つだけ設けられていた。そして、連結部１６は、音叉型圧電振動片１２の折取りを容易にするため、音叉型圧電振動片１２側の端部の幅を狭くした台形状に形成してある。しかし、連結部１６は、ウエハ１０に設けたフォトレジストや耐食膜の剥離、洗浄の際などに折れて、音叉型圧電振動片１２が脱落するのを防止できる強度を有するように形成している。このため、連結部１６を折って枠部１８から音叉型圧電振動片１２を分離したときに、音叉型圧電振動片１２にクラックなどを生ずることが多く、歩留まりが低下していた。そこで、従来は、図７に示したように、音叉型圧電振動片１２の幅方向に一対の連結部１６を形成し、１つの連結部の幅を小さくして、連結部１６を折っても音叉型圧電振動片１２にクラックなどが生じないようにしていた（特許文献１、特許文献２）。
実願昭６０−２０３９０３号（実開昭６２−１１２２１０号）のマイクロフィルム 実願昭６３−４６５１４号（実開平２−９８５２２号）のマイクロフィルム

音叉型圧電振動片１２は、図７に示したように、基部１４の両面に一対の接続電極２０（２０ａ、２０ｂ）が形成される。この接続電極２０は、平面実装型の圧電デバイスにする場合、セラミックからなる箱型パッケージのマウント電極（図示せず）に導電性接着剤を介して接合される。そして、接続電極２０は、一般にクロム（Ｃｒ）と金（Ａｕ）との２層構造の金属膜から形成してあって、次のようにして形成する。

まず、ウエハ１０をフォトエッチングして図６に示したような音叉型の素子板（音叉型圧電振動片１２）を形成する。次に、マスクを除去したのち、スパッタリングや蒸着、メッキなどによって、ウエハ１０の表面全体（音叉型圧電振動片１２の両面および側面）に電極用の金属膜を形成する。その後、ウエハ１０にフォトレジストからなる電極パターンに対応したマスクを形成し、金属膜をエッチングして振動腕の励振電極とともに接続電極２０を形成する。

ウエハ１０にフォトレジストを塗布する場合、音叉型圧電振動片１２の基部１４が下側となるようにウエハ１０を傾斜させ、スプレーによってフォトレジストを吹き付けて行なう。この噴霧したフォトレジストは、一部が基部１４の下側端面に回り込み、基部１４の端面にも付着することがある。このような場合、フォトレジストからなるマスクを用いて金属膜をエッチングすると、図８に示したように、音叉型圧電振動片１２の端面２３に付着した金属膜２２がエッチングされずに残ってしまう。このため、パッケージのマウント電極に塗布した導電性接着剤２４（２４ａ、２４ｂ）を介して、音叉型圧電振動片１２の接続電極２０をマウント電極に接合したときに、導電性接着剤２４が基部１４の端面２３まで回り込むと、一方の導電性接着剤２４ａと他方の導電性接着剤２４ｂとが金属膜２２を介して短絡してしまう。

本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされたもので、圧電振動片を折り取ったときにクラックなどの発生を防止できるとともに、パッケージへの実装の際の短絡を防止できるようにすることを目的としている。

上記の目的を達成するために、本発明に係る圧電振動片の製造方法は、基部に対をなす電極が形成してあり、連結部を介して前記基部がウエハの枠部に接続された圧電振動片を、前記連結部を折って前記枠部から分離する圧電振動片の製造方法において、前記連結部を複数形成するとともに、１つが前記対をなす電極の間に設けた分離部と対応した位置に形成される、ことを特徴としている。

本発明は、対をなす電極の間に設けた分離部と対応した位置に、圧電振動片を枠部から折り取る連結部を形成している。このため、連結部を折って枠部から圧電振動片を分離すると、基部の端面に金属膜が残っていても、折った連結部の端面が一方の電極側の金属膜と、他方の電極側の金属膜とを分離する。したがって、導電性接着剤を介して電極をパッケージのマウント電極に接合したときに、導電性接着剤が基部の端面に回り込んだとしても、塗布した導電性接着剤同士、すなわち一対の電極間の短絡を防止することができる。しかも、複数の連結部を形成するため、連結部の１つ当たりの強度を小さくすることができ、連結部を折ったときに、圧電振動片にクラックなどが発生するのを防止することができる。

連結部は３つ以上の奇数個形成し、中央の１つを電極の分離部と対応した位置に形成するとよい。連結部の数は、偶数個であってもよいが、奇数個形成し、中央の１つを分離部と対応した位置に配置すると、圧電振動片をバランスよく支持することができる。そして、連結部は、圧電振動片側の端部が、圧電振動片に形成した凹部内に位置するように形成する。これにより、連結部を折ったときに、端面の凹凸（バリ）が圧電振動片の最も外側となる端面を結ぶ線から突出することがなく、圧電振動片を高い位置精度でパッケージに実装することができ、パッケージの小型化が図れる。

本発明の実施の形態に係る圧電振動片の製造方法の好ましい実施の形態を、添付図面にしたがって詳細に説明する。
図１は、ウエハに形成された実施の形態に係る音叉型圧電振動片の平面図である。図１において、ウエハ１０は、圧電材料である水晶からなっており、外形が音叉型をした複数の圧電振動片３０がフォトエッチングによって形成されている。音叉型圧電振動片３０は、基部３２と、基部３２の一端から突出して形成した一対の振動腕３４（３４ａ、３４ｂ）とからなっている。音叉型圧電振動片３０は、基部３２の他端に複数（実施形態の場合、３つ）の連結部３６が一体に形成され、連結部３６を介してウエハ１０の枠部３８に接続、支持されている。

各振動腕３４は、基端側に振動腕３４の長手方向に沿った溝部４０を有している。溝部４０は、振動腕３４の上下面の対応位置に形成してある。このため、振動腕３４は、図２に示したように、断面がＨ形をなしている。そして、音叉型圧電振動片３０は、各振動腕３４に励振電極４４、４６が形成してある。励振電極４４、４６は、振動腕３４の両側面に形成した側面電極部４４ａ、４６ａと溝部４０の内面に形成した溝電極部４４ｂ、４６ｂとからなっている。各振動腕３４の両側面に形成した側面電極部４４ａ、４６ａは、それぞれ振動腕３４の先端部に設けた先端電極部４４ｃ、４６ｃを介して相互に接続されている。この先端電極部４４ｃ、４６ｃは、発振周波数を調整するために使用される。

また、溝電極部４４ｂ、４６ｂは、他方の振動腕３４の側面電極部に電気的に接続してある。すなわち、一方の振動腕３４ａに設けた溝電極部４４ｂは、他方の電極腕３４ｂの側面電極部４６ａに電気的に接続してある。振動腕３４ｂの溝電極部４６ｂは、振動腕３４ａの側面電極部４４ａに電気的に接続してある。さらに、音叉型圧電振動片３０は、基部３２に一対の接続電極５０（５０ａ、５０ｂ）が設けてある。一方の接続電極５０ａは励振電極４４に接続してあり、他方の接続電極５０ｂは励振電極４６に接続してある。各接続電極５０は、基部３２の両面に連続して形成してあって、導電性接着剤を介してパッケージに設けたマウント電極に接合される。

基部３２は、図３に示したように、他端５２の連結部３６と対応した位置に凹部５４が形成してある。したがって、各連結部３６は、音叉型圧電振動片３０側の端部が凹部５４の内部に位置しており、後述するように、連結部３６を折ったときに、端面のバリが基部３２の最も外側となる他端５２を結ぶ線から突出しないようになっている。また、中央の連結部３６は、一対の接続電極５０の間に設けた分離部５６と対応した位置に形成してある。このため、連結部３６を折ると、図４に示したように、基部３２の他端面に金属膜２２が残っていたとしても、中央の連結部３６の切断端面３６ａが、接続電極５０ａ側の金属膜２２ａと接続端子５０ｂ側の金属膜２２ｂとに分離する。したがって、導電性接着剤２４を介して接続端子５０をパッケージのマウント電極に接合したときに、導電性接着剤２４が金属膜２２に接触したとしても、金属膜２２を介して導電性接着剤２４ａ、２４ｂが短絡することがない。

なお、連結部３６は、図３に示したように、基部３２側の端部両側に円弧状凹部５８が形成してあり、連結部３６の幅を小さくしてある。これにより、連結部３６は、音叉型圧電振動片３０側の端部で容易、確実に折れるようにしてある。また、接続電極５０は、基部３２の幅方向中央側の端部が切り欠かれており、基部３２の端面に形成される金属膜２２と導通しないようにしてある。

前記実施の形態においては、連結部３６を３つ形成した場合について説明したが、１つが分離部５６と対応した位置に設けてあれば、２以上の任意の数を設けることができる。特に、連結部３６は、奇数個設けて中央の１つを分離部５６と対応した位置に配置すると、音叉型圧電振動片３０をバランスよく支持することができる。

図５は、実施の形態に係る音叉型圧電振動片３０の製造方法のフローチャートである。図５のステップ１００に示したように、まずウエハ１０を形成する。すなわち、圧電材料である図示しない水晶ブロックをワイヤソーによって板状に切断してウエハ１０にする。そして、ウエハ１０を研磨して所定の厚さにする。次に、ウエハ１０の両面に耐食膜を形成する（ステップ１０２）。耐食膜は、クロム（Ｃｒ）と金（Ａｕ）との２層構造となっており、スパッタリングや蒸着、メッキなどによって形成される。

次に、耐食膜の上にフォトレジストを塗布し、これを露光、現像してフォトレジストをパターニングする。そして、フォトレジストをマスクとして耐食膜をエッチングし、音叉型をした外形形成用のマスクを形成する（ステップ１０４）。その後、耐食膜からなるマスクを用いてウエハ１０をフッ酸などによってエッチングし、音叉型圧電振動片３０の外形を形成する（ステップ１０６）。この外形を形成するエッチングにより、連結部３６、枠部３８が同時に形成され、音叉型の水晶板片が連結部３６を介して枠部３８に支持される。

次に、ウエハ１０に残存しているフォトレジストを剥離、除去したのち、再びフォトレジストをウエハに塗布し、露光、現像してパターニングする。そして、フォトレジストをマスクとして耐食膜をエッチングし、溝部４０を形成するためのマスクを形成する（ステップ１０８）。すなわち、溝部４０に対応した部分の耐食膜をエッチングして除去する。その後、耐食膜をマスクとしてウエハ１０のいわゆるハーフエッチングを行ない、振動腕３４に溝部４０を形成する（ステップ１１０）。

次に、マスク（耐食膜）を剥離したのち、電極用の金属膜をウエハ１０の全面に形成する（ステップ１１２）。この電極用金属膜は、実施形態の場合、ＣｒとＡｕとの２層構造となっていて、スパッタリングや蒸着、メッキなどによって形成する。その後、ウエハ１０にフォトレジストを塗布し、これを露光、現像して励振電極４４、４６と接続電極５０とに対応したパターンにフォトレジストをパターニングする。そして、フォトレジストをマスクとして金属膜をエッチングし、励振電極４４、４６と接続電極５０とを形成する（ステップ１１４）。その後、フォトレジストからなるマスクを剥離して除去する。そして、連結部３６を折り、電極の形成された音叉型圧電振動片３０を枠部３８から分離する（ステップ１１６）。これにより、音叉型圧電振動片３０が完成する。

本発明の実施の形態に係る音叉型圧電振動片の平面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 実施の形態に係る連結部の詳細説明図である。 実施の形態に係る圧電振動片の製造方法により製造した音叉型圧電振動片の要部を示す斜視図である。 実施の形態に係る圧電振動片の製造方法のフローチャートである。 従来の圧電振動片の製造方法を説明する図である。 従来の圧電振動片の他の製造方法を説明する図である。 従来の他の製造方法により製造した圧電振動片の要部を示す斜視図である。

符号の説明

１０………ウエハ、３０………音叉型圧電振動片、３２………基部、３４ａ、３４ｂ………振動腕、３６………連結部、３８………枠部、４０………溝部、４４、４６………励振電極、５０ａ、５０ｂ………接続電極、５４………凹部、５６………分離部。

Claims (3)

1. 基部に対をなす電極が形成してあり、連結部を介して前記基部がウエハの枠部に接続された圧電振動片を、前記連結部を折って前記枠部から分離する圧電振動片の製造方法において、
   前記連結部を複数形成するとともに、１つが前記対をなす電極の間に設けた分離部と対応した位置に形成される、
   ことを特徴とする圧電振動片の製造方法。
2. 請求項１に記載の圧電振動片の製造方法において、
   前記連結部は３つ以上の奇数個形成され、中央の１つが前記電極の分離部と対応した位置に形成されることを特徴とする圧電振動片の製造方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の圧電振動片の製造方法において、
   前記連結部は、前記圧電振動片側の端部が、前記圧電振動片に形成した凹部内に位置していることを特徴とする圧電振動片の製造方法。
   
   

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