JP2006186809A - Method of manufacturing piezoelectric vibration piece and piezoelectric vibrator - Google Patents
Method of manufacturing piezoelectric vibration piece and piezoelectric vibrator Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006186809A JP2006186809A JP2004379803A JP2004379803A JP2006186809A JP 2006186809 A JP2006186809 A JP 2006186809A JP 2004379803 A JP2004379803 A JP 2004379803A JP 2004379803 A JP2004379803 A JP 2004379803A JP 2006186809 A JP2006186809 A JP 2006186809A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric
- piezoelectric vibrating
- vibrating piece
- piezoelectric substrate
- manufacturing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
Description
本発明は、圧電振動片の製造方法および圧電振動子に係り、特に圧電振動片本体の周囲に枠部を設けた圧電振動片の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece and a piezoelectric vibrator, and more particularly to a method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece having a frame portion around a piezoelectric vibrating piece body.
圧電振動片本体の周囲に枠部を設けた枠付きの圧電振動片は、ケミカルエッチングまたはブラスト加工により製造されている。ケミカルエッチングにより圧電振動片を製造する場合、まず圧電基板の表面に水晶のケミカルエッチング時の耐食膜となる金属膜を成形し、その上にフォトレジストを塗布する。その後、圧電振動片本体や枠部の形状が得られるように露光・現像し、レジストが除去された部分の金属膜をケミカルエッチングして第1のレジストパターンを形成する。そして第1のレジストパターンが形成されていない水晶部分をケミカルエッチングして、圧電振動片本体と枠部との間に貫通溝を形成する。次に、第1のレジストパターンを除去した後、上述したフォトリソグラフィ工程と同様にして枠部となる圧電基板の表裏面に第2のレジストパターンを形成し、圧電振動片本体となる圧電基板の表裏面をケミカルエッチングして所定の厚さに形成する。この後、第2のレジストパターンを除去し、圧電振動片本体上に励振電極等を形成すると圧電振動片が形成される。なおエッチングにより圧電振動片を製造することについて開示されたものとしては、例えば特許文献1が挙げられる。 A piezoelectric vibrating piece with a frame provided with a frame portion around the piezoelectric vibrating piece main body is manufactured by chemical etching or blasting. When a piezoelectric vibrating piece is manufactured by chemical etching, first, a metal film that becomes a corrosion-resistant film at the time of chemical etching of quartz is formed on the surface of the piezoelectric substrate, and a photoresist is applied thereon. Thereafter, exposure and development are performed so as to obtain the shape of the piezoelectric vibrating reed body and the frame portion, and the first resist pattern is formed by chemically etching the metal film in the portion where the resist is removed. Then, the crystal portion where the first resist pattern is not formed is chemically etched to form a through groove between the piezoelectric vibrating reed body and the frame portion. Next, after removing the first resist pattern, the second resist pattern is formed on the front and back surfaces of the piezoelectric substrate that becomes the frame portion in the same manner as the photolithography process described above, and the piezoelectric substrate that becomes the piezoelectric vibrating piece main body is formed. The front and back surfaces are chemically etched to form a predetermined thickness. After that, when the second resist pattern is removed and an excitation electrode or the like is formed on the piezoelectric vibrating piece main body, the piezoelectric vibrating piece is formed. For example, Patent Document 1 is disclosed as a method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece by etching.
またブラスト加工を用いて圧電振動片を製造する場合、まず圧電基板の表面に圧電振動片本体や枠部の形状に対応したレジストパターンをフォトリソグラフィ技術により形成する。そしてブラスト装置から加圧した気体と共に微粒子を噴射して、レジストパターンが形成されていない部分の圧電基板を所定の深さまで加工除去する。次に、レジストパターンを除去した後、枠部に対応した圧電基板の裏面にマスクを形成し、圧電振動片本体となる圧電基板を裏面側からブラスト加工して所定の厚さに形成する。この後、マスクを除去し、圧電振動片本体上に励振電極等を形成すると圧電振動片が形成される。なおブラスト加工を用いて圧電振動片を製造することについて開示されたものとしては、例えば特許文献2が挙げられる。
圧電振動子には、水晶をはじめとして様々な圧電材料が利用されており、その基板として、例えばATカット圧電基板等が利用されている。このATカット圧電基板は、一辺がX軸(電気軸)に平行で、他辺がX軸の回りにZ軸(光軸)から約35度の傾きをつけて切断されたものである。ところで水晶をケミカルエッチングする場合、結晶方向に対して異なるエッチングレートを有している。すなわち水晶は、異方性エッチングとなる特徴を有している。このため図5に示すように、水晶から切り出されたATカット圧電基板1をケミカルエッチングすると、エッチングにより形成される溝2は斜めにえぐられる。したがって水晶を用いて枠付きの圧電振動片をケミカルエッチングにより製造すると、圧電振動片本体と枠部との間に形成される貫通溝も圧電基板を斜めに貫通したものとなる。
Various piezoelectric materials including quartz are used for the piezoelectric vibrator, and for example, an AT-cut piezoelectric substrate or the like is used as the substrate. This AT-cut piezoelectric substrate is cut with one side parallel to the X axis (electrical axis) and the other side inclined about 35 degrees around the X axis from the Z axis (optical axis). By the way, when chemically etching a crystal, it has different etching rates with respect to the crystal direction. In other words, quartz has a feature of anisotropic etching. For this reason, as shown in FIG. 5, when the AT-cut piezoelectric substrate 1 cut out from the crystal is chemically etched, the
図6はケミカルエッチングにより圧電振動片を製造するときの説明図である。ケミカルエッチングのみで圧電振動片の貫通溝を形成する場合、まず圧電振動片の形状に対応したマスクパターン4が圧電基板5上に形成される(S1)。次に、圧電基板5をエッチング液に浸漬すると、圧電基板5の表裏面から斜めにえぐられた溝6が形成され(S2)、この溝6が徐々に深くなっていく(S3)。その後、表面および裏面から延びた溝6同士が貫通し(S4)、最終的には溝6の側面が斜めになった形状となる(S5)。そしてエッチングが終了してマスクパターン4を除去すると、圧電基板5には斜め方向に延びる貫通溝7が形成される(S6)。
FIG. 6 is an explanatory view when a piezoelectric vibrating piece is manufactured by chemical etching. When forming the through groove of the piezoelectric vibrating piece only by chemical etching, first, the
このようなことから、枠付きの圧電振動片をケミカルエッチングにより製造する場合は、次のような課題を生じることになる。第1には、貫通溝の幅を広くなしなければならないので、圧電振動片本体の平面サイズを小さくしなければならない課題を生じる。具体的には、貫通溝の幅を狭くすると、圧電基板の表面側および裏面側から形成される溝が水平方向にずれてしまい、溝が貫通しない場合が生じる。したがって圧電基板が厚いほど貫通溝の幅を広くしなければならない。ところが圧電振動片を実装するパッケージサイズに制約がある場合は、貫通溝の幅を広くすると圧電振動片本体の平面サイズを小さくしなければならないので、振動に寄与する部分が小さくなることによりクリスタルインピーダンス(CI)値が大きくなる問題点がある。 For this reason, when the piezoelectric vibrating piece with a frame is manufactured by chemical etching, the following problems occur. First, since the width of the through groove has to be increased, there arises a problem that the plane size of the piezoelectric vibrating reed body must be reduced. Specifically, when the width of the through groove is narrowed, the groove formed from the front surface side and the back surface side of the piezoelectric substrate is displaced in the horizontal direction, and the groove may not penetrate. Therefore, the thicker the piezoelectric substrate, the wider the through groove must be. However, when there is a restriction on the package size for mounting the piezoelectric resonator element, the planar size of the piezoelectric resonator element body must be reduced if the width of the through groove is increased. There is a problem that the (CI) value becomes large.
第2には、蓋体を枠部に接合するために、枠部の幅を広くしなければならないので、圧電振動片本体の平面サイズを小さくしなければならない。具体的には、貫通溝が圧電基板に斜めに形成されるので、枠部は、表面側の幅と裏面側の幅とが異なって形成される。ところがチップサイズパッケージ(CSP)の圧電振動子とするために、枠部に蓋体を接合しなければならないので、枠部の表面および裏面は、それぞれの面において蓋体の接合が可能な幅を有していなければならない。すなわち蓋体を接合するために枠部を広くしなければならない。したがって圧電振動片を実装するパッケージサイズに制約がある場合は、枠部の幅を広くすると圧電振動片本体の平面サイズを小さくしなけれならず、振動に寄与する部分が小さくなる問題点がある。 Secondly, in order to join the lid to the frame portion, the width of the frame portion must be widened, so the plane size of the piezoelectric vibrating reed body must be reduced. Specifically, since the through-groove is formed obliquely in the piezoelectric substrate, the frame portion is formed so that the width on the front surface side is different from the width on the back surface side. However, in order to obtain a piezoelectric vibrator of a chip size package (CSP), the lid must be joined to the frame, so that the front and back surfaces of the frame have a width that allows the lid to be joined on each surface. Must have. That is, the frame portion must be widened in order to join the lid. Accordingly, when the package size for mounting the piezoelectric vibrating piece is restricted, there is a problem that if the width of the frame portion is widened, the plane size of the piezoelectric vibrating piece main body must be reduced, and the portion contributing to vibration is reduced.
第3には、圧電振動片に形成される電極パターンが断線されてしまう。具体的には、貫通溝が斜めに形成されると、圧電振動片本体や枠部の縁部が鋭角な形状になる箇所が生じる。ところで電極パターンは、圧電基板上に金属膜を付けた後、電極パターンに応じたレジストパターンを形成し、レジストパターンが形成されていない部分の金属膜をエッチングすることにより形成される。そして電極パターンが圧電基板の鋭角箇所に形成される場合は、鋭角箇所にはレジストが付き難いので、レジストが付いていないと電極パターンとなる金属膜もエッチングされてしまい、電極パターンが断線してしまうのである。 Third, the electrode pattern formed on the piezoelectric vibrating piece is disconnected. Specifically, when the through groove is formed obliquely, a portion where the edge portion of the piezoelectric vibrating piece main body or the frame portion has an acute angle is generated. By the way, the electrode pattern is formed by attaching a metal film on the piezoelectric substrate, forming a resist pattern corresponding to the electrode pattern, and etching the portion of the metal film where the resist pattern is not formed. If the electrode pattern is formed at an acute angle location on the piezoelectric substrate, it is difficult to attach a resist to the acute angle location. If the resist is not applied, the metal film that becomes the electrode pattern is also etched, and the electrode pattern is disconnected. It ends up.
第4には、圧電振動片をエッチング液に浸漬して形成するので、圧電振動片の周波数温度特性が悪くなってしまう。すなわち、圧電振動片本体は、有限な大きさであることから、主振動以外にスプリアス振動が存在する。例えば、圧電振動子本体がATカット圧電振動片本体であれば、厚みすべり振動を主振動とする振動以外に、この主振動の周波数の近傍にスプリアス振動が存在する。このため圧電振動片本体は、主振動とスプリアス振動とが結合しないように外形寸法の加工精度が決められる。しかし貫通溝を形成するために、圧電基板をエッチング液に長時間浸漬していると外形寸法に誤差が生じ、特に圧電材料として水晶を用いた場合には、圧電基板がX軸に沿う方向の加工あがり精度が悪くなる。この結果として、圧電振動片の周波数温度特性が悪くなってしまう。 Fourth, since the piezoelectric vibrating piece is formed by being immersed in an etching solution, the frequency temperature characteristics of the piezoelectric vibrating piece are deteriorated. That is, since the piezoelectric vibrating reed body has a finite size, spurious vibrations exist in addition to the main vibration. For example, if the piezoelectric vibrator main body is an AT-cut piezoelectric vibrating piece main body, spurious vibrations exist in the vicinity of the frequency of the main vibration in addition to the vibration whose thickness vibration is the main vibration. For this reason, the processing accuracy of the outer dimensions of the piezoelectric vibrating reed body is determined so that the main vibration and the spurious vibration are not coupled. However, if the piezoelectric substrate is immersed in an etching solution for a long time in order to form a through groove, an error occurs in the external dimensions. Especially when quartz is used as the piezoelectric material, the piezoelectric substrate is in the direction along the X axis. Machining accuracy decreases. As a result, the frequency temperature characteristic of the piezoelectric vibrating piece is deteriorated.
また枠付きの圧電振動片をブラスト加工により製造する場合は、次のような課題を生じることになる。第1には、圧電振動片本体を形成するときに、圧電基板の片側からしか砥粒を吹き付けることができないので、圧電振動片本体の裏面と枠部の裏面とが同一面内に形成されてしまい、CSPの圧電振動子とした場合に薄型化および低コスト化することができない課題を生じる。具体的には、圧電振動片本体の厚みは、発振周波数に応じて数十μmになるまで薄くされるが、砥粒を噴射するときの空気圧によって圧電振動片本体にクラックや折れ等のダメージが生じるのを防止するために、圧電振動片本体の一方の面をテーブル等で支える必要があるので、圧電基板の片側からしかブラスト加工を行えず、圧電振動片本体の裏面と枠部の裏面とが同一面内に形成されてしまうのである。そして圧電振動子は、蓋体と圧電振動片本体との接触を防ぐために、蓋体に圧電振動片本体との接触を防ぐ凹部を設ける必要があるので、圧電振動子が高くなってしまうのである。また蓋体に凹部を設けることにより、製造工程等が増加してしまい、圧電振動子の製造コストも高くなってしまうのである。 Moreover, when manufacturing a piezoelectric vibrating piece with a frame by blasting, the following problems occur. First, when the piezoelectric vibrating reed body is formed, abrasive grains can only be sprayed from one side of the piezoelectric substrate, so that the back surface of the piezoelectric vibrating reed body and the back surface of the frame portion are formed in the same plane. In other words, there is a problem that the CSP piezoelectric vibrator cannot be reduced in thickness and cost. Specifically, the thickness of the piezoelectric vibrating reed body is reduced to several tens of μm depending on the oscillation frequency, but the piezoelectric vibrating reed body is damaged by cracks and breaks due to the air pressure when the abrasive grains are injected. In order to prevent the occurrence, it is necessary to support one surface of the piezoelectric vibrating reed body with a table or the like, so blasting can be performed only from one side of the piezoelectric substrate, and the back surface of the piezoelectric vibrating reed body and the back surface of the frame portion Are formed in the same plane. Since the piezoelectric vibrator needs to be provided with a concave portion for preventing the lid from contacting the piezoelectric vibrating reed body in order to prevent the cover from contacting the piezoelectric vibrating reed body, the piezoelectric vibrator becomes high. . In addition, providing the recesses in the lid increases the number of manufacturing steps and increases the manufacturing cost of the piezoelectric vibrator.
第2には、圧電振動片の発振周波数にバラツキを生じてしまう。具体的には、ブラスト加工では圧電振動片本体の全面に砥粒を吹き付けることができないので、厚さを均一にすることができず、厚さの面内バラツキが生じてしまう。またウエハー内においても、厚さのバラツキが生じてしまう。このため圧電振動片本体の厚さの違いから発振周波数にバラツキが生じてしまうのである。 Second, the oscillation frequency of the piezoelectric vibrating piece varies. Specifically, since blasting cannot spray abrasive grains on the entire surface of the piezoelectric vibrating reed body, the thickness cannot be made uniform, resulting in in-plane thickness variations. Also, variations in thickness occur within the wafer. For this reason, the oscillation frequency varies due to the difference in thickness of the piezoelectric vibrating reed body.
本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、圧電振動片本体と枠部との間に狭い貫通溝を形成すると共に、圧電振動片本体の加工精度を向上させる圧電振動片の製造方法を提供することを目的とする。
また、この方法を用いて製造した圧電振動片から圧電振動子を得ることを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-described problems. A piezoelectric vibrating piece is provided that forms a narrow through groove between the piezoelectric vibrating piece body and the frame, and improves the processing accuracy of the piezoelectric vibrating piece body. An object is to provide a manufacturing method.
Another object of the present invention is to obtain a piezoelectric vibrator from a piezoelectric vibrating piece manufactured by using this method.
上記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、圧電振動片本体と、この圧電振動片本体を囲む枠部とを備えた圧電振動片の製造方法であって、圧電基板の表面側から砥粒を前記圧電基板に吹き付けて、前記圧電振動片本体と前記枠部との間に設けられる貫通溝を形成し、前記圧電振動片本体が形成される部分に対応した前記圧電基板の表裏面をケミカルエッチングして発振周波数に対応した厚さに形成する、ことを特徴としている。 In order to achieve the above object, a method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece according to the present invention is a method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece including a piezoelectric vibrating piece main body and a frame portion surrounding the piezoelectric vibrating piece main body. Abrasive grains are sprayed onto the piezoelectric substrate from the surface side of the substrate to form a through groove provided between the piezoelectric vibrating piece main body and the frame portion, and the portion corresponding to the portion where the piezoelectric vibrating piece main body is formed The front and back surfaces of the piezoelectric substrate are chemically etched to form a thickness corresponding to the oscillation frequency.
貫通溝は、ブラスト加工により形成されるので、圧電基板のカット角にかかわらず圧電基板の高さ方向に沿って形成されることができる。したがって貫通溝は、ケミカルエッチングによる貫通穴ほど斜めに形成されることを考慮して幅を広く形成する必要がないので、幅を狭く設計することができる。また圧電振動片本体は、ケミカルエッチングにより形成されるので加工精度が高くなり、厚みを極薄まで加工できるとともに、厚みのバラツキを抑えることができる。さらに圧電振動片本体の表裏面を枠部の表裏面よりも内側に入り込ませることができる。さらにまた圧電振動片本体をプラノコンベックス形状にすることができる。 Since the through groove is formed by blasting, it can be formed along the height direction of the piezoelectric substrate regardless of the cut angle of the piezoelectric substrate. Therefore, since it is not necessary to form the through-groove with a wider width considering that the through-hole formed by chemical etching is formed more obliquely, the width can be designed to be narrower. In addition, since the piezoelectric vibrating reed body is formed by chemical etching, the processing accuracy is increased, the thickness can be processed to an extremely thin thickness, and variations in thickness can be suppressed. Furthermore, the front and back surfaces of the piezoelectric vibrating piece main body can be inserted inside the front and back surfaces of the frame portion. Furthermore, the piezoelectric vibrating reed body can be formed into a plano-convex shape.
また前記圧電振動片本体の部分に対応した前記圧電基板の厚さをケミカルエッチングにより調整した後、前記圧電振動片本体の部分に対応した前記圧電基板の側面をケミカルエッチングして主振動を発振する外形寸法に形成する、ことを特徴としている。圧電振動片本体の部分に対応した圧電基板を圧電振動片の発振周波数に応じて薄くしているので、この圧電基板の側面が斜めに形成されている部分が少なくなっている。したがって圧電基板の側面をケミカルエッチングしても、サイドが乱れる割合が少なくなり、所望の外形寸法を得ることができる。 Further, after adjusting the thickness of the piezoelectric substrate corresponding to the portion of the piezoelectric vibrating reed body by chemical etching, the side surface of the piezoelectric substrate corresponding to the portion of the piezoelectric vibrating reed body is chemically etched to oscillate main vibration. It is characterized in that it is formed in an outer dimension. Since the piezoelectric substrate corresponding to the portion of the piezoelectric vibrating reed body is thinned according to the oscillation frequency of the piezoelectric vibrating reed, the portion where the side surface of the piezoelectric substrate is formed obliquely is reduced. Therefore, even if the side surface of the piezoelectric substrate is chemically etched, the rate of disturbance of the side is reduced, and a desired external dimension can be obtained.
また圧電振動片本体と、この圧電振動片本体を囲む枠部とを備えた圧電振動片の製造方法であって、前記圧電振動片本体および前記枠部の形状に応じた第1のマスクパターンを圧電基板の表面に形成し、前記第1のマスクパターンを利用してブラスト加工により前記圧電基板に貫通溝を形成する工程と、前記枠部の形状に応じた第2のマスクパターンを前記圧電基板の表裏面に形成し、前記圧電振動片本体が形成される部分に対応した前記圧電基板をケミカルエッチングして、前記圧電基板を発振周波数に応じた厚さにする工程と、を備えたことを特徴としている。 A method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece comprising a piezoelectric vibrating piece main body and a frame portion surrounding the piezoelectric vibrating piece main body, wherein a first mask pattern corresponding to the shape of the piezoelectric vibrating piece main body and the frame portion is provided. Forming a through-groove in the piezoelectric substrate by blasting using the first mask pattern and forming a second mask pattern corresponding to the shape of the frame portion on the surface of the piezoelectric substrate; And a step of chemically etching the piezoelectric substrate corresponding to the portion where the piezoelectric vibrating reed body is formed to make the piezoelectric substrate have a thickness corresponding to the oscillation frequency. It is a feature.
したがってブラスト加工により極小貫通溝を形成することができ、ケミカルエッチングにより幅の狭い貫通溝の加工が可能になるとともに、圧電振動片本体の形状の乱れも抑えることができる。またブラスト加工を行った後にケミカルエッチングを行うので、圧電振動片本体を大きく設計することができ、クリスタルインピーダンス値を小さくすることができる。さらにケミカルエッチングにより圧電振動片の極薄加工が可能になるため、厚みバラツキ(発振周波数のバラツキ)も抑えることができる。 Therefore, it is possible to form an extremely small through groove by blasting, and it is possible to process a narrow through groove by chemical etching, and it is also possible to suppress the shape disturbance of the piezoelectric vibrating reed body. In addition, since chemical etching is performed after blasting, the piezoelectric vibrating reed body can be designed large and the crystal impedance value can be reduced. Furthermore, since the piezoelectric vibrating piece can be processed to be extremely thin by chemical etching, thickness variations (oscillation frequency variations) can be suppressed.
また圧電振動片本体と、この圧電振動片本体を囲む枠部とを備えた圧電振動片の製造方法であって、前記圧電振動片本体および前記枠部の形状に応じた第1のマスクパターンを圧電基板の表面に形成し、前記第1のマスクパターンを利用してブラスト加工により前記圧電基板に貫通溝を形成する工程と、前記枠部の形状に応じた第2のマスクパターンを前記圧電基板の表裏面に形成し、前記圧電振動片本体が形成される部分に対応した前記圧電基板をケミカルエッチングして、前記圧電基板を発振周波数に応じた厚さにする工程と、前記圧電振動片本体の部分に対応した前記圧電基板の表裏面に、前記圧電振動片本体が主振動を発振する外形寸法に応じた第3のマスクパターンを形成し、前記圧電基板の側面をケミカルエッチングする工程と、を備えたことを特徴としている。なお第3のマスクパターンを形成するときには、枠部にもマスクパターンが形成されている。 A method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece comprising a piezoelectric vibrating piece main body and a frame portion surrounding the piezoelectric vibrating piece main body, wherein a first mask pattern corresponding to the shape of the piezoelectric vibrating piece main body and the frame portion is provided. Forming a through-groove in the piezoelectric substrate by blasting using the first mask pattern and forming a second mask pattern corresponding to the shape of the frame portion on the surface of the piezoelectric substrate; Forming the thickness of the piezoelectric substrate according to the oscillation frequency by chemically etching the piezoelectric substrate corresponding to the portion where the piezoelectric vibrating reed body is formed, and the piezoelectric vibrating reed body. Forming a third mask pattern on the front and back surfaces of the piezoelectric substrate corresponding to the portion of the piezoelectric substrate according to the outer dimensions of the main body of the piezoelectric vibrating piece, and chemically etching the side surface of the piezoelectric substrate; It is characterized by comprising a. When the third mask pattern is formed, the mask pattern is also formed on the frame portion.
圧電振動片本体の部分に対応した圧電基板を圧電振動片の発振周波数に応じて薄くしているので、この圧電基板の側面が斜めに形成されている部分が少なくなっている。したがって圧電基板の側面をケミカルエッチングしても、サイドが乱れる割合が少なくなり、所望の外形寸法を得ることができる。また発振周波数の異なる圧電振動片を製造する場合であっても、圧電振動片の外形寸法を最終工程で調整しているので、圧電基板に貫通溝を形成する工程と、圧電基板の厚さを調整する工程とから得られる素子を共通のものとして使用することができる。 Since the piezoelectric substrate corresponding to the portion of the piezoelectric vibrating reed body is thinned according to the oscillation frequency of the piezoelectric vibrating reed, the portion where the side surface of the piezoelectric substrate is formed obliquely is reduced. Therefore, even if the side surface of the piezoelectric substrate is chemically etched, the rate of disturbance of the side is reduced, and a desired external dimension can be obtained. Even when manufacturing piezoelectric vibrating reeds with different oscillation frequencies, the outer dimensions of the piezoelectric vibrating reed are adjusted in the final process, so the step of forming a through groove in the piezoelectric substrate and the thickness of the piezoelectric substrate Elements obtained from the adjusting step can be used in common.
また本発明に係る圧電振動子は、上述した特徴を有する方法を用いて製造した圧電振動片を蓋体で挟み込んだ構成である。この構成では、蓋体は圧電振動片の枠部と接合されるので、圧電振動子はチップサイズパッケージとなる。そして圧電振動片本体の表裏面は枠部の表裏面よりも内側に入り込んでいるので、平面形状の蓋体を使用できる。したがって圧電振動子は、薄型化および平面サイズを小型化することができるとともに、製造コストを削減することができる。また圧電振動子は、圧電振動片に貫通溝が形成されていることから、圧電振動子にかかる応力が圧電振動片本体に伝わることがなく、一定の発振周波数を出力することができる。 The piezoelectric vibrator according to the present invention has a configuration in which a piezoelectric vibrating piece manufactured using the method having the above-described features is sandwiched between lids. In this configuration, since the lid is joined to the frame portion of the piezoelectric vibrating piece, the piezoelectric vibrator becomes a chip size package. And since the front and back surfaces of the piezoelectric vibrating reed body are inward of the front and back surfaces of the frame portion, a flat lid can be used. Therefore, the piezoelectric vibrator can be reduced in thickness and size, and the manufacturing cost can be reduced. Further, since the piezoelectric vibrator has a through groove formed in the piezoelectric vibrating piece, the stress applied to the piezoelectric vibrator is not transmitted to the main body of the piezoelectric vibrating piece and can output a constant oscillation frequency.
以下に、本発明に係る圧電振動片の製造方法および圧電振動子の最良の実施形態について説明する。図1は圧電振動片の説明図であり、図1(A)は概略平面図、図1(B)は同図(A)のA−A線における概略断面図である。圧電振動片10は、振動の励振部分となる圧電振動片本体12を有している。圧電振動片本体12には、対向する側面の中央部から接続部14が突設されており、接続部14の先端は、圧電振動片本体12を囲む枠部16の内側面に接続されている。すなわち圧電振動片10は、図1(A)に示すXZ平面内に圧電振動片本体12および枠部16が形成されており、圧電振動片本体12と枠部16との間には貫通溝18が設けられている。そして圧電振動片本体12は、発振周波数に応じた厚さに設定されており、その表面および裏面に励振電極20が設けられている。また枠部16は、圧電振動片本体12よりも厚く形成され、励振電極20と導通する接続電極(不図示)が設けられている。
The best mode for manufacturing a piezoelectric vibrating piece and a piezoelectric vibrator according to the present invention will be described below. FIG. 1 is an explanatory diagram of a piezoelectric vibrating piece, FIG. 1A is a schematic plan view, and FIG. 1B is a schematic cross-sectional view taken along line AA of FIG. The piezoelectric vibrating
次に、圧電振動片10の製造方法について説明する。図2は圧電振動片の製造方法の説明図である。まず圧電基板22(圧電ウエハー)の表面に、圧電振動片10の形状に対応した第1のマスクパターン24を形成する。この第1のマスクパターン24は、後述するブラスト加工に耐えるものであればよく、例えば、圧電基板22上にドライフィルムレジストを貼り付けた後、ドライフィルムレジストを圧電振動片10の形状に対応して露光・現像し、圧電振動片10の形状に対応した部分上に形成すればよい。なお実施形態によっては、第1のマスクパターン24は、圧電基板22上にフォトレジストを塗布した後、圧電振動片10の形状に対応して露光・現像し、圧電振動片10の形状に対応した部分上に形成してもよい。また圧電振動片10の形状に対応して金属等を成膜し、この金属膜を第1のマスクパターン24としてもよい。そして第1のマスクパターン24を形成した圧電基板22を、その表面を上側に向けてテーブル26上に固定する(S100)。
Next, a method for manufacturing the piezoelectric vibrating
次に、図2の矢印Bに示すように、ブラスト装置から加圧された気体と共に砥粒を圧電基板22に吹き付けて、第1のマスクパターン24が形成されてない部分の圧電基板22を除去し、圧電基板22の表面から裏面にかけて貫通した溝(貫通溝18)を形成する(S110)。この貫通溝18の断面は、表面側が広く、裏面側が狭くなっている。
Next, as shown by an arrow B in FIG. 2, abrasive grains are sprayed onto the
次に、圧電基板22から第1のマスクパターン24を除去すると共に、圧電基板22をテーブル26から取り外した後(S120)、枠部16となる部分に対応した圧電基板22の表面および裏面に第2のマスクパターン28を形成する(S130)。この第2のマスクパターン28は、後述するケミカルエッチングに耐えられるものであればよく、第1のマスクパターン24と同様にして形成することができる。ケミカルエッチングは、圧電基板22をエッチング液に浸漬し、第2のマスクパターン28が形成されていない部分、すなわち圧電振動片本体12となる部分に対応した圧電基板22が所定の厚さになるまでエッチングすればよい(S140)。圧電基板22の厚さは、圧電振動片10に要求される発振周波数に応じて設定されるものであり、圧電振動片本体12が厚くなると発振周波数は低くなり、圧電振動片本体12が薄くなると発振周波数は高くなる。そして圧電基板22を所定の厚さにするには、圧電基板22のエッチングレートを予め求めておき、このエッチングレートに基づいて行えばよい。このようにブラスト加工した後にケミカルエッチングをすると、ブラスト加工を施した圧電基板22の表面が滑らかになる。
Next, after removing the
そして圧電振動片10に励振電極20や前記接続電極等の電極パターンを形成するために、圧電振動片本体12や枠部16に金属を成膜すれば、圧電振動片10が形成される(S150)。
Then, in order to form an electrode pattern such as the
また上述したS100〜S140の工程によって製造された圧電振動片10を用いて、さらに高精度の圧電振動片10を製造することもできる。図3は高精度化した圧電振動片の製造方法の説明図である。この高精度の圧電振動片10の製造は、圧電振動片10の主振動とスプリアス振動とが結合しないように、圧電振動片本体12の外形寸法を調整するものである。具体的には、まず主振動とスプリアス振動とが結合することのない圧電振動片本体12の外形寸法を設計する。そして設計された外形寸法に合わせて圧電振動片本体12の表面および裏面に第3のマスクパターン30を形成する。また第3のマスクパターン30は、枠部16の表裏面にも形成される(S200)。この第3のマスクパターン30は、ケミカルエッチングに耐えられるものであればよく、第1のマスクパターン24と同様にして形成することができる。なお圧電振動片10は、S100〜S140の工程により製造されたものを用いればよい。
Further, by using the piezoelectric vibrating
次に、圧電振動片10をエッチング液に浸漬して、第3のマスクパターン30が形成されていない部分、すなわち圧電振動片本体12の側面をエッチングする(S210)。そして第3のマスクパターン30を除去した後(S220)、圧電振動片10に励振電極20や前記接続電極等の電極パターンを形成するために、圧電振動片本体12や枠部16に金属を成膜すれば、圧電振動片10が形成される(S230)。
Next, the piezoelectric vibrating
このような圧電振動片10の製造方法によれば、上述したS100〜S150の工程に示すように、圧電振動片10の製造にブラスト加工およびケミカルエッチングにより圧電基板22の高さ方向に沿う貫通溝18を形成でき、また圧電振動片本体12の厚さを正確に調整することができる。すなわち圧電材料として水晶を用いたATカット圧電振動片であっても、圧電振動片本体12と枠部16との間に形成される貫通溝18を圧電基板22の高さ方向に沿って形成することができる。
According to such a method for manufacturing the piezoelectric vibrating
そして貫通溝18の幅を狭く設計しても、幅の狭い貫通溝18を形成できる。また圧電振動片10の枠部16は、表面側と裏面側とでほぼ同じ幅にできるので、圧電振動片本体12の平面サイズを小さくする必要がない。したがって圧電振動片本体12の平面サイズを大きくすることができ、CI値を小さくすることができる。また幅の狭い貫通溝18を形成できることから、小型の圧電振動片10を形成することもできる。さらに圧電振動片本体12や枠部16の縁部には、鋭角箇所が形成されないので、前記電極パターンが断線することはない。
Even if the width of the through
また圧電振動片本体12は、ケミカルエッチングを用いて発振周波数に応じた厚さに加工されるので、加工精度が高くなり、極薄寸法まで加工できる。したがってブラスト加工およびケミカルエッチングを用いると、圧電振動片本体12の厚みのバラツキを抑えることができるので、高精度の圧電振動片10を得ることができる。
Moreover, since the piezoelectric vibrating
また圧電基板22にブラスト加工を施して貫通溝18を形成すると、貫通溝18の幅は、砥粒を吹き付ける側となる圧電基板22表面側が裏面側に比べて幅広くなる。すなわち貫通溝18は、テーパー形状になっている。このテーパー形状のままケミカルエッチングを施すと、この形状に倣ってエッチングが施されるので、圧電振動片本体12をプラノコンベックス形状にすることができ、振動のエネルギを閉じ込めることができる。
When the through-
またS200〜S230の工程を行う圧電振動片10として、S100〜S140の工程によって製造された圧電振動片10を用いているので、圧電振動片本体12が発振周波数に応じて既に薄く形成されており、圧電基板22の側面が斜めに形成された部分が少なくなっている。すなわち圧電基板22の側面は、ブラスト加工によりテーパー形状になっている部分が少なくなっている。したがってS210のエッチングを行って圧電基板22が異方性エッチングされても、圧電振動片本体12の外形寸法の乱れる割合が少なくなり、加工精度が向上し、設計に対応した圧電振動片本体12の外形寸法を得ることができる。したがって周波数温度特性が良好になる。
Moreover, since the piezoelectric vibrating
また圧電振動片10の発振周波数が異なる仕様のものであっても、圧電振動片10の外形寸法の調整を最後に行うことによって、S100〜S140の工程で得られる圧電振動片10を共通のものとして使用できる。
Even if the oscillation frequency of the piezoelectric vibrating
なお上述した圧電振動片10の製造方法は、圧電材料として水晶を用いた圧電振動片ばかりでなく、チタン酸ジルコン酸鉛等の他の圧電材料を用いた圧電振動片を製造することもでき、またATカット圧電振動片ばかりでなく、BTカット等の他のカット角の圧電振動片を製造することもできる。さらに圧電振動片10の製造方法は、図1に示すような矩形の圧電振動片本体12を製造するばかりでなく、他の形状の圧電振動片本体を製造することもできる。
In addition, the manufacturing method of the piezoelectric vibrating
次に、圧電振動子について説明する。図4は圧電振動子の概略断面図である。圧電振動子32は、上述したS100〜S150の工程によって製造された圧電振動片10や、S100〜S140およびS200〜S230の工程によって製造された圧電振動片10を平面形状の蓋体34で挟み込んで、CSPの圧電振動子32にしたものであり、圧電振動片10は、前記接続電極を介して蓋体34に設けられた実装電極36と電気的に接続されている。そして圧電振動子32の製造方法は、次のようになる。すなわち蓋体34を陽極接合するための電極や、加熱圧着するための金/錫ロウ材等を枠部16の周縁部全周に設けた後、蓋体34と圧電振動片10とを真空中または不活性ガス雰囲気中で接合すると、圧電振動片本体12が真空または不活性ガス雰囲気で気密封止される。
Next, the piezoelectric vibrator will be described. FIG. 4 is a schematic sectional view of the piezoelectric vibrator. The
このような圧電振動子32は、圧電振動片本体12の表裏面を枠部16の表裏面よりも内側に入り込ませているので、枠部16に平面形状の蓋体34を接合しても圧電振動片本体12と蓋体34とが接触することはない。したがって平面形状の蓋体34を用いることができることから、従来の凹部を備えた蓋体を用いる圧電振動子に比べて薄型化できるとともに、製造コストを削減することができる。
In such a
また圧電振動子32はCSPとしていることから、平面サイズを小型化することができる。また圧電振動片10と蓋体34との熱膨張係数が異なっていると圧電振動片10に応力が加わる場合があるが、圧電振動片本体12が貫通溝18によって枠部16から離れているので、圧電振動片本体12に応力が伝わることはない。したがって圧電振動子32は、一定の発振周波数を出力することができる。
In addition, since the
10………圧電振動片、12………圧電振動片本体、16………枠部、18………貫通溝、22………圧電基板、24………第1のマスクパターン、28………第2のマスクパターン、30………第3のマスクパターン、32………圧電振動子。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
圧電基板の表面側から砥粒を前記圧電基板に吹き付けて、前記圧電振動片本体と前記枠部との間に設けられる貫通溝を形成し、
前記圧電振動片本体が形成される部分に対応した前記圧電基板の表裏面をケミカルエッチングして発振周波数に対応した厚さに形成する、
ことを特徴とする圧電振動片の製造方法。 A method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece comprising a piezoelectric vibrating piece body and a frame portion surrounding the piezoelectric vibrating piece body,
Abrasive grains are sprayed onto the piezoelectric substrate from the surface side of the piezoelectric substrate to form a through groove provided between the piezoelectric vibrating reed body and the frame portion,
Chemically etching the front and back surfaces of the piezoelectric substrate corresponding to the portion where the piezoelectric vibrating reed body is formed to a thickness corresponding to the oscillation frequency;
A method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece.
前記圧電振動片本体の部分に対応した前記圧電基板の側面をケミカルエッチングして主振動を発振する外形寸法に形成する、
ことを特徴とする請求項1に記載の圧電振動片の製造方法。 After adjusting the thickness of the piezoelectric substrate corresponding to the piezoelectric vibrating piece main body portion by chemical etching,
Forming the outer dimensions to oscillate the main vibration by chemically etching the side surface of the piezoelectric substrate corresponding to the piezoelectric vibrating piece main body part;
The method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece according to claim 1.
前記圧電振動片本体および前記枠部の形状に応じた第1のマスクパターンを圧電基板の表面に形成し、前記第1のマスクパターンを利用してブラスト加工により前記圧電基板に貫通溝を形成する工程と、
前記枠部の形状に応じた第2のマスクパターンを前記圧電基板の表裏面に形成し、前記圧電振動片本体が形成される部分に対応した前記圧電基板をケミカルエッチングして、前記圧電基板を発振周波数に応じた厚さにする工程と、
を備えたことを特徴とする圧電振動片の製造方法。 A method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece comprising a piezoelectric vibrating piece body and a frame portion surrounding the piezoelectric vibrating piece body,
A first mask pattern corresponding to the shape of the piezoelectric vibrating reed body and the frame is formed on the surface of the piezoelectric substrate, and a through groove is formed in the piezoelectric substrate by blasting using the first mask pattern. Process,
A second mask pattern corresponding to the shape of the frame portion is formed on the front and back surfaces of the piezoelectric substrate, and the piezoelectric substrate corresponding to the portion where the piezoelectric vibrating reed body is formed is chemically etched to form the piezoelectric substrate. A step of making the thickness according to the oscillation frequency;
A method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece, comprising:
前記圧電振動片本体および前記枠部の形状に応じた第1のマスクパターンを圧電基板の表面に形成し、前記第1のマスクパターンを利用してブラスト加工により前記圧電基板に貫通溝を形成する工程と、
前記枠部の形状に応じた第2のマスクパターンを前記圧電基板の表裏面に形成し、前記圧電振動片本体が形成される部分に対応した前記圧電基板をケミカルエッチングして、前記圧電基板を発振周波数に応じた厚さにする工程と、
前記圧電振動片本体の部分に対応した前記圧電基板の表裏面に、前記圧電振動片本体が主振動を発振する外形寸法に応じた第3のマスクパターンを形成し、前記圧電基板の側面をケミカルエッチングする工程と、
を備えたことを特徴とする圧電振動片の製造方法。 A method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece comprising a piezoelectric vibrating piece body and a frame portion surrounding the piezoelectric vibrating piece body,
A first mask pattern corresponding to the shape of the piezoelectric vibrating reed body and the frame is formed on the surface of the piezoelectric substrate, and a through groove is formed in the piezoelectric substrate by blasting using the first mask pattern. Process,
A second mask pattern corresponding to the shape of the frame portion is formed on the front and back surfaces of the piezoelectric substrate, and the piezoelectric substrate corresponding to the portion where the piezoelectric vibrating reed body is formed is chemically etched to form the piezoelectric substrate. A step of making the thickness according to the oscillation frequency;
A third mask pattern is formed on the front and back surfaces of the piezoelectric substrate corresponding to the portion of the piezoelectric vibrating piece main body according to the outer dimensions of the piezoelectric vibrating piece main body that oscillates the main vibration, and the side surface of the piezoelectric substrate is chemically treated. Etching process;
A method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004379803A JP2006186809A (en) | 2004-12-28 | 2004-12-28 | Method of manufacturing piezoelectric vibration piece and piezoelectric vibrator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004379803A JP2006186809A (en) | 2004-12-28 | 2004-12-28 | Method of manufacturing piezoelectric vibration piece and piezoelectric vibrator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006186809A true JP2006186809A (en) | 2006-07-13 |
Family
ID=36739556
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004379803A Pending JP2006186809A (en) | 2004-12-28 | 2004-12-28 | Method of manufacturing piezoelectric vibration piece and piezoelectric vibrator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006186809A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009016988A (en) * | 2007-07-02 | 2009-01-22 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | Piezoelectric device, and piezoelectric vibrating chip |
-
2004
- 2004-12-28 JP JP2004379803A patent/JP2006186809A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009016988A (en) * | 2007-07-02 | 2009-01-22 | Nippon Dempa Kogyo Co Ltd | Piezoelectric device, and piezoelectric vibrating chip |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4933903B2 (en) | Quartz vibrator, quartz vibrator and quartz wafer | |
US20130193807A1 (en) | Quartz crystal vibrating piece and quartz crystal device | |
JP2006203700A (en) | Method for manufacturing piezoelectric substrate, piezoelectric vibration element, piezoelectric vibrator and piezo-oscillator | |
JP2007214942A (en) | Method of manufacturing piezoelectric vibration chip, piezoelectric vibration chip, and piezoelectric device | |
JP5213614B2 (en) | Piezoelectric device and manufacturing method thereof | |
JP5088664B2 (en) | Method for manufacturing piezoelectric vibrating piece | |
JP2009159000A (en) | Inverted mesa shaped piezoelectric vibrating reed, inverted mesa shaped piezoelectric device and method of manufacturing inverted mesa shaped piezoelectric device | |
CN109891745B (en) | Tuning fork vibrator and method for manufacturing tuning fork vibrator | |
JP2010136202A (en) | Method of manufacturing piezoelectric oscillating piece, piezoelectric oscillating piece, and piezoelectric resonator | |
JP4825952B2 (en) | Piezoelectric wafer etching method and piezoelectric device | |
JP4600140B2 (en) | Method for manufacturing piezoelectric vibrating piece | |
JP2010109526A (en) | Crystal vibration piece, and method of manufacturing the same | |
CN109891746B (en) | Tuning fork type vibrator | |
JP6483371B2 (en) | Crystal resonator element and crystal resonator element | |
JP4680449B2 (en) | Piezoelectric device and manufacturing method thereof | |
JP2009152988A (en) | Piezoelectric vibration chip, piezoelectric device and manufacturing methods for them | |
CN109891744B (en) | Method for adjusting frequency of piezoelectric vibration device | |
US10305446B2 (en) | Piezoelectric oscillator and method of making the same | |
JP2005020141A (en) | Manufacturing method of piezoelectric vibration chip and manufacturing method of piezoelectric device | |
JP3543786B2 (en) | Piezoelectric vibrating reed and method of manufacturing piezoelectric vibrator | |
JP2006186809A (en) | Method of manufacturing piezoelectric vibration piece and piezoelectric vibrator | |
JP4472381B2 (en) | Manufacturing method of crystal unit | |
CN112787619A (en) | Piezoelectric element and method for manufacturing the same | |
JP2006186810A (en) | Method of manufacturing piezoelectric vibration piece and piezoelectric vibrator | |
CN109891743B (en) | Tuning fork type vibrating reed, tuning fork type vibrator and method for manufacturing the same |