JP2006121441A

JP2006121441A - 水晶振動子の製造方法及び水晶振動子

Info

Publication number: JP2006121441A
Application number: JP2004307256A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Hatada; 信之畑田; Seiji Oda; 精司小田; Kenichi Kikuchi; 賢一菊池
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2004-10-21
Filing date: 2004-10-21
Publication date: 2006-05-11

Abstract

【目的】水晶ウェハに対するクラックの発生を防止して、生産性を高めた水晶振動子の製造方法を提供する。
【構成】平面矩形状とした厚みの小さい振動領域と前記振動領域の外周に設けられて前記振動領域よりも厚みの大きい外周領域とからなる断面凹状の水晶片を形成するための多数の溝部を水晶ウェハに設ける第１工程と、前記水晶ウェハを分割して平面矩形状とした多数の前記水晶片を得る第２工程を備えた水晶振動子の製造方法において、前記溝部の内壁４角部は前記外周領域の直交する２辺に対して斜交した構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は断面凹状とした高周波用の水晶振動子を技術分野とし、特に水晶片のひびや欠け等のクラックを防止した水晶振動子の製造方法に関する。

（発明の背景）水晶振動子は周波数制御素子として知られ、発振子やフィルタ素子として適用される。近年では、例えば光通信の普及から例えば600MHz帯とした高周波用化が進行している。これらの一つに、凹状とした水晶片１を用いた水晶振動子がある。

（従来技術の一例）第３図及び第４図は一従来例の製造方法を説明する図で、第３図（ａ）は水晶振動子（水晶片）の断面図、同図（ｂ）は同平面図、第４図は水晶ウェハの平面図である。

水晶振動子はＡＴカットした凹状の水晶片１からなり、厚みの小さい振動領域１ａとこれより厚みの大きい外周領域１ｂを有する。水晶片１の平面外形及び振動領域１ａはいずれも矩形状とする。これらは、水晶片１の一主面側から設けられた溝部２によって形成される。振動領域１ａの両主面には励振電極３（ａｂ）を有し、一端部両側の外周領域１ｂに引出電極４（ａｂ）を延出する「第３図」。そして、引出電極４（ａｂ）の延出した一端部両側が図示しない導電性接着剤等によって固着されて容器内に密閉封入される。

このようなものでは、一般には、先ず、写真製版技術を用いたエッチングによって、厚みの小さい振動領域１ａ及び厚みの大きい外周領域１ｂとなる多数の溝部２を水晶ウェハ５に形成する。これにより、水晶ウェハ５に多数の水晶片１を一体的に形成する。ここでは、励振電極３（ａｂ）及び引出電極４（ａｂ）も同様のエッチングによって一体的に形成する。次に、ダイシングソウ等によって、厚みの大きい外周領域１ｂのＡ−Ａ線で示す中心間を縦横に分割して、多数の水晶片１を得る「前第３図」。

これにより、水晶片１を保持できる程度に、外周領域１ｂの厚みを一定値以上（概ね１００μｍ以上）に維持し、厚みの小さい振動領域１ａを得る。この場合、例えば振動周波数を622MHzとすると振動領域１ａの厚みは概ね1.8μmとなり、外周領域１ｂの厚みを前述の一定値以上にすると、溝部２のエッチング量（削り量）を多くするので振動領域１ａの平面度を悪化させて、振動特性を低下させる。

このことから、例えば特許文献１に示されるように（第５図の分解断面図）、水晶ウェハ５は、第１と第２水晶ウェハ５（ａｂ）を例えばシロキサン結合（Ｓi−Ｏ−Ｓi）によって直接接合して形成する。この場合、第１及び第２水晶ウェハ５（ａｂ）はいずれも鏡面研磨される。第１水晶ウェハ５ａはエッチングによって多数の貫通孔６が形成され、第２水晶ウェハ５ｂは振動周波数に接近した厚みの平板状とする。

これにより、直接接合による水晶ウェハ５には、厚みの小さい振動領域１ａと厚みの大きい外周領域１ｂとする多数の溝部２が形成される。そして、前述同様に励振電極及び引出電極（不図示）を形成した後、水晶ウェハ５の厚みの大きい外周領域の中心間（Ａ−Ａ線）を分割する。この結果、第１と第２水晶片１（ｘｙ）が直接接合されて、厚みの小さい振動領域１ａ及び厚みの大きい外周領域１ｂを有して、溝部２を有する凹状とした個々の水晶片１を得る。

このような直接接合による水晶ウェハ５であれば、予め、第２水晶ウェハ５ｂを規定の振動周波数に応じた厚みに研磨すればよいので、エッチングによる振動領域１ａ(溝部２)の削り量（エッチング量）を小さくして平面度を高める。したがって、例えばクリスタルインピーダンス等の振動特性を良好に維持する。

特開２００４−２５４１６０号公報

（従来技術の問題点）しかしながら、上記構成の水晶振動子の製造方法では、特に直接接合による水晶ウェハ５を用いた場合には次の問題があった。すなわち、第１水晶ウェハ５ａには多数の貫通孔６が形成される。したがって、第１水晶ウェハ５ａはそれ自体の強度が小さく撓みやすい（折れ曲がりやすい）。

このため、第２水晶ウェハ５ｂとの直接接合に至るまでの移送や取り扱い中の機械的接触や振動等によって、第６図に示したように、第１水晶ウェハ５ａの縦横に配置された隣接する溝部２の角部間にクラック７が発生する。これは、溝部２の対角方向を中心線として撓みやすいこと及び直交する角部が支点となって応力が集中することに起因すると推察される。これにより、水晶ウェハ５での不良品を多くし、水晶片１の取り分を少なくして生産性を低下させる問題があった。

なお、第１水晶ウェハ５ａの取り扱い中のみならず、第２水晶ウェハ５ｂと直接接合後の水晶ウェハ５においても、例えば各水晶片１に分割する際に同様の問題が生ずる。また、各溝部２の間隔を大きくして強度を高くすればよいが、この場合は水晶ウェハ５に形成する溝部２の数を少なくして生産性を悪化させる。

（発明の目的）本発明は水晶ウェハに対するクラックの発生を防止して、生産性を高めた水晶振動子の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、特許請求の範囲（請求項１）に示したように、平面矩形状とした厚みの小さい振動領域と前記振動領域の外周に設けられて前記振動領域よりも厚みの大きい外周領域とからなる断面凹状の水晶片を形成するための多数の溝部を水晶ウェハに設ける第１工程と、前記水晶ウェハを分割して平面矩形状とした多数の前記水晶片を得る第２工程を備えた水晶振動子の製造方法において、前記溝部の内壁４角部は前記外周領域の直交する２辺に対して斜交した構成とする。

このような構成（製造方法）であれば、水晶片における溝部の内壁４角部は直交する２辺に対して斜交したので、水晶ウェハの隣接する溝部の角部間の距離が大きくなる。また、内壁４角部の支点が直交する点から線状に広がって撓みに対する応力が分散する。したがって、隣接する溝部の角部間の強度を高めてクラックの発生を防止し、水晶ウェハからの水晶片の取り分を多くして（不良品を少なくして）生産性を高める。

本発明の請求項２に示したように、請求項１における前記溝部の内壁４角部は直線状又は円弧状とする。これにより、水晶ウェハの隣接する溝部の角部間の距離を具体的に大きくできる。

同請求項３では、請求項１の前記第１工程は、多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してなる。これにより、水晶ウェハに多数の溝部を形成するとともに、第２水晶ウェハの厚みを予め小さくし得て平面度を高める。また、第１水晶ウェハは第２水晶ウェハに直接接合するまで、独立してそれ自体の強度が小さいので、本発明によるクラック防止の効果が特に大きい。

同請求項４では、平面矩形状とした厚みの小さい振動領域と前記振動領域の外周に設けられて前記振動領域よりも厚みの大きい外周領域とからなる、溝部２を有する断面凹状とした水晶片からなる水晶振動子において、前記溝部の内壁４角部は前記外周領域の直交する２辺に対して斜交し、前記内壁４角部の壁幅は前記２辺の壁幅よりも厚くした構成とする。これにより、外周領域の４角部底面の面積を大きくするので、導電性接着剤等で固着する場合の固着面積を大きくできて、小型化になるほど有利となる。

第１図及び第２図は本発明の一実施例の製造方法を説明する図で、第１図は水晶振動子（水晶片）の平面図、第２図は水晶ウェハの一部平面図である。なお、前従来例と同一部分の説明は簡略又は省略する。

水晶振動子は前述したように、平面矩形状の溝部２を有して断面凹状とした、厚みの小さい振動領域１ａとこれより厚みの大きい外周領域１ｂとを有する水晶片１からなる。水晶片１は２枚の水晶片１（ｘｙ）が直接接合されてなる。振動領域１ａには励振電極３（ａｂ）を有し、外周領域１ｂに引出電極４（ａｂ）が延出する。そして、溝部２の内壁４角部は、直交する外周領域１ｂの２辺に対して斜交する直線状とし、直交する２辺の壁幅よりも内壁４角部の壁幅を厚くする。

各水晶片１は、前述のように水晶ウェハ５に溝部２を形成する第１工程と、各水晶片１に分割する第２工程を経て形成される。すなわち、ここでの第１工程は、前述した多数の貫通孔６を有する第１水晶ウェハ５ａと、振動領域１ａの厚みに応じた平板状の第２水晶ウェハ５ｂを直接接合して水晶ウェハ５を形成する。これにより、水晶ウェハ５に多数の溝部２を形成する。但し、第１水晶ウェハ５ａの各貫通孔６の内壁４角部は、水晶片１に対応して、直交する外周領域１ｂの２辺に対して斜交する直線状とする。これらは、エッチング時のマスクを変えることによって形成される。

このような構成であれば、水晶ウェハ５の隣接する溝部２の直線状とした角部間の距離ｄは、従来例の直交点である角部間よりも大きくなる。したがって、各水晶片１の対角方向での強度を高める。また、各角部の支点が線状に広がって応力が分散する。このことから、溝部２の対角方向を中心としての撓みに対する強度を高め、隣接する溝部２の角部間に発生するクラックを防止する。したがって、水晶ウェハ５での水晶片１の不良品を少なくして生産性を高める。特に、この場合は、第１水晶ウェハ５ａは多数の貫通孔６を有して、第１水晶ウェハ自体の強度が小さいのでその効果は大きい。

また、ここでは、溝部２の内壁４角部は、直交する外周領域１ｂの２辺に対して斜交する直線状とし、直交する外周領域の２辺の壁幅よりも内壁４角部の壁幅を厚くする（請求項４に相当）。したがって、例えば水晶片１の４角部のうちの少なくとも１箇所を導電性接着剤等で保持する場合、４角部の面積を大きくするので固着面積を大きくできて有利となる。

なお、振動領域１ａに導電性接着剤を塗布した場合は、振動領域１ａの厚みが小さいため、応力による歪が大きくなって振動特性を極端に悪化させる。これは、平面外形が小さくなって外周領域１ｂの壁幅狭くなるにしたがい顕著になる。

（他の事項）上記実施例では水晶ウェハ５における溝部２の内壁４角部は直線状としたが、円弧状であってもよい。要は、外周領域１ｂの直交する２辺に斜交して隣接する溝部２の角部間の距離を大きくする形状であればよい。また、水晶ウェハ５は２枚の水晶ウェハ５（ａｂ）の直接接合としたが、単一の水晶ウェハ５にエッチングによって溝部２を形成する場合でも同様の効果を奏する。但し、前述のように直接接合による場合の方が効果は大きい。

本発明の一実施例の製造方法を説明する水晶振動子（水晶片）の平面図である。本発明の一実施例の製造方法を説明する水晶ウェハの一部平面図である。同図（ａ）は従来例を説明する水晶振動子の断面図、同図（ｂ）は同平面図である。従来例を説明する水晶ウェハの平面図である。同図（ａ）他の従来例を説明する水晶ウェハの分解断面図、同図（ｂ）は水晶片の断面図である。従来例の水晶ウェハの一部平面図である。

符号の説明

１水晶片、２溝部、３励振電極、４引出電極、５水晶ウェハ、６貫通孔、７クラック。

Claims

平面矩形状とした厚みの小さい振動領域と前記振動領域の外周に設けられて前記振動領域よりも厚みの大きい外周領域とからなる断面凹状の水晶片を形成するための多数の溝部を水晶ウェハに設ける第１工程と、前記水晶ウェハを分割して平面矩形状とした多数の前記水晶片を得る第２工程とを備えた水晶振動子の製造方法において、前記溝部の内壁４角部は前記外周領域の直交する２辺に対して斜交したことを特徴とする水晶振動子の製造方法。
前記溝部の内壁４角部は直線状又は円弧状とした請求項１における水晶振動子の製造方法。
前記第１工程は、多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してなる請求項１における水晶振動子の製造方法。
平面矩形状とした厚みの小さい振動領域と前記振動領域の外周に設けられて前記振動領域よりも厚みの大きい外周領域とからなる、溝部を有する断面凹状とした水晶片からなる水晶振動子において、前記溝部の内壁４角部は前記外周領域の直交する２辺に対して斜交し、前記内壁４角部の壁幅は前記２辺の壁幅よりも厚くしたことを特徴とする水晶振動子。