JP2006014270A - 水晶振動子の製造方法、その装置及び水晶振動子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 水晶チップ5の右上端部5aに水晶に吸収されるレーザビーム4を照射して段階的に水晶チップ5の高さを変化させ、第1段部61、第2段部62、第3段部63、第4段部64をそれぞれ形成する。
【選択図】 図3
Description
また、上記の方法において、水晶チップは直方体状であり、レーザの照射パターンは矩形状であるものである。これにより、直方体状の水晶チップから断面コンベックス形状の水晶振動子を製造することができる。
また、上記の方法において、レーザ照射後の水晶振動子を腐食性を持つ液体に浸漬するものである。これにより、レーザの照射により水晶振動子の表面に付着した加工くずが除去されるので、水晶振動子の性能が向上する。上記の腐食性を持つ液体は、フッ化水素酸、フッ化アンモニウム、バッファードフッ酸、Max7011G、一水素二フッ化アンモニウム、又は水酸化カリウムを少なくとも含むアルカリ液である。
図1は、本発明の実施の形態1である水晶振動子の製造装置の構成を示す概略図である。この例の水晶振動子の製造装置は、レーザ発振器1と、移動機構2と、エアチャック3とから概略構成されている。レーザ発振器1は、例えば、F2レーザであり、波長が157nmであって、強度分布が均一なレーザビーム4を発振して出射する。レーザビーム4の照射パターンは、図2に示すように、矩形状である。ここで、F2レーザを用いるのは、透明素材である水晶チップ5にレーザビームが吸収され、加工が可能となるからである。したがって、レーザ発振器1は、レーザビームが水晶チップ5に吸収され、加工が可能となるレーザであれば良い。F2レーザ以外のレーザとしては、例えば、水晶チップ5内部でレーザビームの多光子吸収が起こる超短パルスレーザも使用可能である。移動機構2は、レーザ発振器1を図中矢印方向へ所定ピッチで移動させる。エアチャック3は、内部の気圧を減圧することにより水晶チップ5を吸着して固定する。
図5は、本発明の実施の形態2である水晶振動子の製造装置で用いるマスク21の平面図である。なお、マスク21以外の装置の構成は、図1に示す構成と同様である。マスク21は、図5に示すように、その幅が加工対象である水晶チップ5の幅より若干広く、その長さは水晶チップ5の長さの約半分の略矩形状を有しており、ガラス板上に、4辺のうち、隣接する3辺が直線で形成され、残りの1辺、すなわち、水晶チップ5上に載置された際に水晶チップ5の中心側に位置する辺が当該中心側が凹部となる円弧状である透過部21bを有する遮光膜21aが形成されて構成されている。遮光膜21aは、タングステン(W)やアルミニウム(Al)、あるいはクロム(Cr)等からなり、透過部21b以外の部分においてレーザビーム4を遮断する。
上述の各実施の形態では、水晶チップ5を固定し、レーザ発振器1又はレーザ発振器1及びマスク21側を移動させる例を示したが、これに限定されない。例えば、レーザ発振器1側を固定し、水晶チップ5又はマスク21が載置された水晶チップ5側をXYステージ等により図1に示す矢印方向とは反対方向に移動するように構成しても良い。
上述の各実施の形態では、略直方体状の水晶チップ5の4つの端部の1つずつについて複数の段部を形成する例を示したが、これに限定されない。例えば、図8に示すように、エアチャック3の上面に固定された水晶チップ5の右上端部5a及び左上端部5cの両方に図中2つの矢印で示すようにレーザビームを照射することによりそれぞれに同時に複数の段部を形成しても良い。また、図9に示すように、水晶チップ5の略中央をクランパ41で上下に把持した状態において、水晶チップ5の右上端部5a及び左上端部5cの両方に図中2つの矢印で示すようにレーザビームを照射することによりそれぞれに同時に複数の段部を形成しても良い。さらに、図10に示すように、水晶チップ5の左端部をクランパ42で上下に把持した状態において、水晶チップ5の右上端部5a及び右下端部5bの両方に図中2つの矢印で示すようにレーザビームを照射することによりそれぞれに同時に複数の段部を形成しても良い。このように構成すれば、加工時間を半分以下に短縮することができる。
上述の各実施の形態では、強度分布が均一なレーザビーム4を発振して出射するレーザ発振器1を用いる例を示したが、これに限定されない。強度分布が均一でないレーザビームを発振して出射するレーザ発振器を用いる場合には、位相格子、回折格子、半導体装置製造等で用いられる露光用ステッパ、ビームホモジナイザ、フレネルレンズ等、レーザビームの波面を揃える素子を用いれば良い。
上述の各実施の形態では、この発明を水晶振動子を製造する場合に適用する例を示したが、これに限定されない。この発明は、例えば、水晶、石英、ガラス等の透明で純度が高く硬度が大きくて加工がしにくい材料の3次元形状加工して、各種のMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)デバイス、例えば、マイクロ流路デバイスやインクジェットヘッドの3次元オリフィス等を製造する場合にも適用することができる。
上述の実施の形態2では、ガラス板上に透過部21bを有する遮光膜21aが形成されて構成されたマスク21を用いる例を示したが、これに限定されない。マスクとしては、例えば、タングステン(W)やアルミニウム(Al)、あるいはクロム(Cr)等からなる金属板に透過部21bと同一形状の開口部を形成して構成しても良い。このように構成すれば、レーザビームのエネルギーが大きい場合でも、水晶振動子に所望の断面コンベックス形状を形成することができる。
例えば、上述の実施の形態1では、レーザビーム4の照射パターンが矩形状である例を示したが、これに限定されず、レーザビーム4の照射パターンが円形であっても、水晶チップ5に図2に示す照射パターンが照射されるような矩形状のマスクを用いれば良い。
また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用することができる。
Claims (10)
- 水晶チップの端部に水晶に吸収されるレーザを照射して段階的に前記水晶チップの高さを変化させることを特徴とする水晶振動子の製造方法。
- 前記レーザは、強度を揃えて前記水晶チップの前記端部に照射す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。
- 前記水晶チップは直方体状であり、前記レーザの照射パターンは矩形状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。
- 前記レーザを、前記水晶チップの中心側が凹部となる円弧状の辺が形成された透過部を有するマスクを介して前記水晶チップの前記端部に照射す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。
- 前記レーザ照射後の前記水晶振動子を腐食性を持つ液体に浸漬することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の水晶振動子の製造方法。
- 前記腐食性を持つ液体は、フッ化水素酸、フッ化アンモニウム、バッファードフッ酸、Max7011G、一水素二フッ化アンモニウム、又は水酸化カリウムを少なくとも含むアルカリ液であることを特徴とする請求項5記載の水晶振動子の製造方法。
- 水晶チップ内部に吸収されるレーザを出射するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器を所定ピッチで移動させる移動機構とを備え、
前記移動機構により前記レーザ発振器を前記水晶チップの端部近傍から前記端部に向かって前記所定ピッチで移動させつつ、前記水晶チップの前記端部に前記レーザを照射して複数の段部からなる階段部を形成することを特徴とする水晶振動子の製造装置。 - 水晶に吸収されるレーザを出射するレーザ発振器と、
前記水晶チップを所定ピッチで移動させる移動機構とを備え、
前記移動機構により前記水晶チップを前記所定ピッチで移動させつつ、前記水晶チップの前記端部に前記レーザを照射して段階的に前記水晶チップの高さを変化させることを特徴とする水晶振動子の製造装置。 - 請求項1乃至6のいずれかに記載の水晶振動子の製造方法により製造されたことを特徴とする水晶振動子。
- 請求項7又は8に記載の水晶振動子の製造装置を用いて製造されたことを特徴とする水晶振動子。
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