JP2006186847A - Crystal piece aggregate, its manufacturing method, photomask, and crystal oscillator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水晶基板に形成する水晶片集合体の構造とその製造方法に関する。 The present invention relates to a structure of a crystal piece assembly formed on a crystal substrate and a manufacturing method thereof.
近年の電子機器や通信機器の小型化の要求から、キーデバイスである水晶振動子は水晶片のサイズが1.2mm程度といった超小型のものが実用化されている。このような超小型の水晶振動子を製造する方法としては、例えば図8に示すように円形(或いは方形)の水晶基板に複数の水晶振動素子をフォトリソグラフィ技術等によって一括形成し、ダイシングソー等を用いて個片に切り分ける方法が一般的である。 Due to the recent demand for miniaturization of electronic devices and communication devices, a crystal resonator that is a key device has been put into practical use with a crystal piece having a size of about 1.2 mm. As a method of manufacturing such an ultra-small crystal resonator, for example, as shown in FIG. 8, a plurality of crystal resonator elements are collectively formed by a photolithographic technique on a circular (or square) crystal substrate, a dicing saw or the like The method of cutting into individual pieces using is generally used.
一方、ダイシングソーを使わずにフォトリソグラフィ技術を用いて、水晶ウェハ(水晶片が複数配置されたもの)から水晶片を個別に分離する方法が特表平11−509052号公報に開示されている。
図9は、特表平11−509052号公報にて開示された従来の水晶ウェハの構造を示したものである。図9(a)は水晶ウェハの一部を図示したものであり、水晶のX軸(電気軸)と平行な方向に延設したフレーム1と、前記フレーム1に沿って配列した電極を有する複数の水晶片2と、前記フレーム1と前記水晶片2とを接続する溝部3を備えている。
図9(b)は溝部3をA方向から見た断面を示したものである。同図中の波線矢印のZは水晶のZ軸(光軸)の方向を示す。
On the other hand, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 11-509052 discloses a method of individually separating crystal pieces from a crystal wafer (one having a plurality of crystal pieces arranged) using a photolithography technique without using a dicing saw. .
FIG. 9 shows the structure of a conventional quartz wafer disclosed in JP-T-11-509052. FIG. 9A illustrates a part of a crystal wafer, and includes a frame 1 extending in a direction parallel to the X-axis (electric axis) of the crystal, and a plurality of electrodes having electrodes arranged along the frame 1. The
FIG. 9B shows a cross section of the groove 3 as viewed from the A direction. Z of the wavy arrow in the figure indicates the direction of the Z axis (optical axis) of the crystal.
図9に示した水晶ウェハは、水晶基板の表面に所定の保護膜(エッチング耐性膜)のパターンを形成しておき、複数の水晶片2が互いに隣接する部分を化学的なエッチングによって貫通した構造を有している。また、フレーム1と複数の水晶片2との境界部分を化学的にエッチングし貫通手前の状態(溝部3)とし、水晶片2をフレーム1に保持した構造を有している。ここで、図9(b)に示した溝部3の断面が斜めになっていることに注目されたい。これは、水晶が異方性のエッチング特性を備えることに起因し、結晶軸のZ軸方向に沿ってエッチングが進行しやすいためである。従って、例えばATカットのようにウェハの表面(Z’方向)が水晶のZ軸(光軸)に対して傾斜しているものは、図9(b)の如く溝部3の断面が斜めになる。なお、溝部3に機械的に力を加えると容易に破断し水晶片2はフレーム1から切り離され、個片に分割することができる。
The crystal wafer shown in FIG. 9 has a structure in which a pattern of a predetermined protective film (etching resistant film) is formed on the surface of a crystal substrate, and a plurality of
一方、図9(a)のB部分をA方向から見たときのエッチング断面の変化を図10に示すようになっている。上述したように、水晶は異方性のエッチング特性を備えるが、実際には概ね図10(a)から図10(b)のような状態へとエッチングが進行し、エッチング途中で図10(c)のように水晶の端部にバリが発生する。図10(c)の状態から更にエッチングが進むと図10(d)のようにバリが取れた状態となり、この状態でエッチングを完了する。
従って、エッチングにあってはZ’方向(図10の紙面左右方向)へのオーバーエッチングを考慮すると共に、水晶の端部にバリが残らないようにエッチング時間を十分取る必要がある。
Therefore, in the etching, it is necessary to consider over-etching in the Z ′ direction (left and right direction in FIG. 10) and to take a sufficient etching time so that no burrs are left at the end of the crystal.
ところが、従来の水晶ウェハの製造方法には、次のような問題点がある。
すなわち、水晶ウェハを製造するときには、先述したように水晶片2の端部にバリが残らないようにエッチング時間を十分取らなければならない。ところが、エッチング時間を長くすると溝部3が深くなり、最悪の場合は溝部3が反対側まで貫通し水晶片2がフレーム部1から脱落してしまう。また、溝部3の深さはエッチング耐性膜(保護膜)のスリット幅(図9の”C”部分)にも大きく影響されるので、溝部3の深さが適度なものをバラツキなく形成するには、エッチング耐性膜(保護膜)を高精度に形成し、且つエッチングの条件を微妙に管理しなければならない。
However, the conventional method for manufacturing a quartz wafer has the following problems.
That is, when manufacturing a quartz wafer, a sufficient etching time must be taken so that no burr remains at the end of the
しかしながら、高周波用の水晶片は板厚が極めて薄いため、エッチング耐性膜(保護膜)の寸法精度の微妙なバラツキやエッチング条件の微妙な違いが溝部3の深さに影響し、溝部3の破断強度に著しく影響する。従って、従来の水晶ウェハの製造方法では溝部3の深さが適度なものをバラツキなく高精度に形成することは困難であり、水晶片の破断強度が一定した高周波用の水晶ウェハを安定的に製造することは極めて困難であった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、板厚が薄い高周波のものでも容易に製造することが可能な、水晶片集合体の製造方法を提供することを目的とする。
However, since the high-frequency crystal piece has a very thin plate thickness, a slight variation in the dimensional accuracy of the etching resistant film (protective film) and a slight difference in etching conditions affect the depth of the groove 3, so that the groove 3 is broken. Significantly affects strength. Therefore, it is difficult for the conventional quartz wafer manufacturing method to form a groove 3 having an appropriate depth with high accuracy without variation, and a quartz wafer for high frequency with a constant breaking strength of the quartz piece can be stably produced. It was extremely difficult to manufacture.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a crystal piece assembly that can be easily manufactured even with a high-frequency one having a thin plate thickness. .
上記課題を解決するため、請求項1記載の発明においては、水晶のX軸(電気軸)に対して平行で且つZ軸(光軸)に対して傾斜したカット面を有する水晶基板であって、前記水晶基板の表面の前記X軸と直交する方向に延設されたフレーム部と、前記フレーム部に沿って形成された複数の水晶片と、前記フレーム部から前記X軸と平行な方向に延設された第1アーム部と、前記第1アーム部の端部から前記X軸と平行な方向に延設され前記水晶片に接続された第2アーム部とを備え、前記第2アーム部は前記第1アーム部より細幅としたものである。 In order to solve the above-mentioned problem, in the invention described in claim 1, a quartz substrate having a cut surface parallel to the X axis (electric axis) of the quartz and inclined with respect to the Z axis (optical axis). A frame portion extending in a direction perpendicular to the X-axis on the surface of the quartz substrate, a plurality of crystal pieces formed along the frame portion, and a direction parallel to the X-axis from the frame portion A first arm portion extended; and a second arm portion extending from an end of the first arm portion in a direction parallel to the X axis and connected to the crystal piece, the second arm portion Is narrower than the first arm portion.
また、請求項2記載の発明においては、請求項1において、前記水晶基板の厚みをtとしたとき、前記第2アーム部の前記X軸と平行な方向の長さを0.05t〜1.0tとしたものである。
また、請求項3記載の発明においては、請求項1、または請求項2において、前記水晶基板の厚みをtとしたとき、前記第2アーム部の前記X軸と直交する方向の長さを0.08t〜0.7tとしたものである。
また、請求項4記載の発明においては、請求項1、請求項2、または請求項3において、
前記第2アーム部は他の部分に比べて厚みが薄肉となっているものである。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, when the thickness of the quartz crystal substrate is t, the length of the second arm portion in the direction parallel to the X axis is 0.05 t to 1.. 0t.
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, when the thickness of the quartz substrate is t, the length of the second arm portion in the direction perpendicular to the X axis is 0. .08t to 0.7t.
Moreover, in invention of Claim 4, in Claim 1,
The second arm portion is thinner than the other portions.
また、請求項5記載の発明においては、請求項1、請求項2、請求項3、または請求項4において、前記水晶基板をATカットの水晶としたものである。
また、請求項6記載の発明においては、請求項1、請求項2、請求項3、請求項4、または請求項5において、前記水晶片のそれぞれには電極が形成されたものである。
また、請求項7記載の発明においては、請求項6において、前記第2アーム部を破断して前記水晶片を個片に分離し、これをパッケージに収容して封止したものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the first, second, third, or fourth aspect, the quartz substrate is an AT-cut quartz.
According to a sixth aspect of the present invention, in the first, second, third, fourth, or fifth aspect, an electrode is formed on each of the crystal pieces.
According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect, the second arm portion is broken to separate the crystal piece into individual pieces, which are housed in a package and sealed.
また、請求項8記載の発明においては、請求項1、請求項2、請求項3、請求項4、または請求項5のいずれかに記載した水晶片集合体の製造方法であって、平行平板の水晶基板の主面に金属膜を形成する工程と、前記金属膜の上にフォトレジストを塗布する工程と、前記フォトレジストの上にフォトマスクを被せ該フォトレジストを露光及び現像し所定のフォトレジストパターンを形成する工程と、前記フォトレジストパターンを保護膜として前記金属膜をエッチングし金属膜パターンを形成する工程と、前記金属膜パターンと前記フォトレジストパターンとを保護膜として前記水晶基板をエッチングエッチングし前記フレーム部と前記水晶片と前記第1アーム部と前記第2アーム部とを一体的に形成する工程と、前記フォトレジストパターンと前記金属膜パターンとを剥離する工程とを備えたものである。 According to an eighth aspect of the invention, there is provided a method for producing a crystal piece assembly according to any one of the first, second, third, fourth, or fifth aspect of the invention, which is a parallel plate. Forming a metal film on the main surface of the quartz substrate, applying a photoresist on the metal film, covering the photoresist with a photomask, and exposing and developing the photoresist to obtain a predetermined photo Forming a resist pattern; etching the metal film using the photoresist pattern as a protective film to form a metal film pattern; and etching the quartz substrate using the metal film pattern and the photoresist pattern as a protective film Etching and integrally forming the frame part, the crystal piece, the first arm part, and the second arm part; and the photoresist pattern It is obtained by a step of peeling ting and the metal film pattern.
また、請求項9記載の発明においては、請求項6に記載した水晶片集合体の製造方法であって、平行平板の水晶基板の主面に金属膜を形成する工程と、前記金属膜の上にフォトレジストを塗布する工程と、前記フォトレジストの上にフォトマスクを被せ該フォトレジストを露光及び現像し所定のフォトレジストパターンを形成する工程と、前記フォトレジストパターンを保護膜として前記金属膜をエッチングし金属膜パターンを形成する工程と、前記金属膜パターンと前記フォトレジストパターンとを保護膜として前記水晶基板をエッチングし前記フレーム部と前記水晶片と前記第1アーム部と前記第2アーム部とを一体的に形成する工程と、前記フォトレジストパターンと前記金属膜パターンとを剥離する工程と、前記水晶片に所定の電極パターンを蒸着にて付着する工程とを備えたものである。 The invention according to claim 9 is the method of manufacturing the crystal piece assembly according to claim 6, wherein a step of forming a metal film on a main surface of a parallel plate crystal substrate; Applying a photoresist to the substrate, covering the photoresist with a photomask, exposing and developing the photoresist to form a predetermined photoresist pattern, and forming the metal film with the photoresist pattern as a protective film Etching to form a metal film pattern; and etching the crystal substrate using the metal film pattern and the photoresist pattern as a protective film to etch the frame part, the crystal piece, the first arm part, and the second arm part. A step of separating the photoresist pattern and the metal film pattern, and a predetermined electrode on the crystal piece It is obtained by a step of depositing a turn at deposition.
また、請求項10記載の発明においては、請求項6に記載した水晶片集合体の製造方法であって、平行平板の水晶基板の主面に金属膜を形成する工程と、前記金属膜の上にフォトレジストを塗布する工程と、前記フォトレジストの上にフォトマスクを被せ該フォトレジストを露光及び現像し所定のフォトレジストパターンを形成する工程と、前記フォトレジストパターンを保護膜として前記金属膜をエッチングし金属膜パターンを形成する工程と、前記金属膜パターンと前記フォトレジストパターンとを保護膜として前記水晶基板をエッチングし前記フレーム部と前記水晶片と前記第1アーム部と前記第2アーム部とを一体的に形成する工程と、前記フォトレジストパターンを剥離し金属膜パターンを露出する工程と、前記露出された金属膜パターンの上にフォトレジストを塗布する工程と、該フォトレジストを露光及び現像し電極用のフォトレジストパターンを形成する工程と、前記電極用のフォトレジストパターンを保護膜として前記金属膜パターンをエッチングし前記水晶片に所定の電極パターンを形成する工程とを備えたものである。 According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a method for producing a crystal piece assembly according to the sixth aspect, wherein a step of forming a metal film on a main surface of a parallel plate crystal substrate, Applying a photoresist to the substrate, covering the photoresist with a photomask, exposing and developing the photoresist to form a predetermined photoresist pattern, and forming the metal film with the photoresist pattern as a protective film Etching to form a metal film pattern; and etching the crystal substrate using the metal film pattern and the photoresist pattern as a protective film to etch the frame part, the crystal piece, the first arm part, and the second arm part. A step of stripping the photoresist pattern to expose the metal film pattern, and the exposed metal film A step of applying a photoresist on the turn; a step of exposing and developing the photoresist to form a photoresist pattern for an electrode; and etching the metal film pattern using the photoresist pattern for the electrode as a protective film. And a step of forming a predetermined electrode pattern on the crystal piece.
また、請求項11記載の発明においては、請求項8、請求項9、または請求項10のいずれかの水晶片集合体の製造方法に記載されたフォトマスクであって、前記水晶片に対応した水晶片形成パターンと、前記第1アーム部に対応した第1アーム部形成パターンと、該第1アーム部形成パターンよりも細幅で前記第2アーム部に対応した第2アーム部形成パターンと、前記フレーム部に対応したフレーム部形成パターンとを備えており、前記水晶基板の厚みをtとしたとき、前記第2アーム部形成パターンの互いに直交する2辺の長さの範囲をそれぞれ0.05t〜1.0t、及び0.2t〜1.0tとしたものである。 The invention according to claim 11 is the photomask described in the method for manufacturing a crystal piece assembly according to any one of claim 8, claim 9, or claim 10, and corresponds to the crystal piece. A crystal piece forming pattern, a first arm portion forming pattern corresponding to the first arm portion, a second arm portion forming pattern corresponding to the second arm portion, which is narrower than the first arm portion forming pattern, and A frame portion forming pattern corresponding to the frame portion, and when the thickness of the quartz substrate is t, the length ranges of two sides perpendicular to each other of the second arm portion forming pattern are each 0.05 t. -1.0t and 0.2t-1.0t.
本発明は、水晶のX軸(電気軸)に対して平行で且つZ軸(光軸)に対して傾斜したカット面を有する水晶基板の表面に、前記X軸と直交する方向に延設されたフレーム部と、前記フレーム部に沿って形成された複数の水晶片と、前記フレーム部から前記X軸と平行な方向に延設された第1アーム部と、前記第1アーム部の端部から前記X軸と平行な方向に延設され前記水晶片に接続された細幅の第2アーム部とを備え、前記フレーム部と水晶片と第1アーム部と第2アーム部を化学的なエッチングによって一体的に形成したものである。したがって、本発明は第2アーム部を高精度に製造可能であり、板厚が極めて薄い高周波の水晶にも対応可能な、水晶片の破断強度を一定とする水晶片集合体とその製造方法を提供する上で効果を奏する。 The present invention extends on a surface of a quartz substrate having a cut surface parallel to the X axis (electric axis) of the quartz crystal and inclined with respect to the Z axis (optical axis) in a direction perpendicular to the X axis. A frame portion, a plurality of crystal pieces formed along the frame portion, a first arm portion extending from the frame portion in a direction parallel to the X axis, and an end portion of the first arm portion A narrow second arm portion extending in a direction parallel to the X axis and connected to the crystal piece, and the frame portion, the crystal piece, the first arm portion, and the second arm portion are chemically It is formed integrally by etching. Therefore, the present invention provides a crystal piece assembly in which the second arm portion can be manufactured with high accuracy and can be applied to a high-frequency crystal having a very thin plate thickness, and a crystal piece assembly having a constant breaking strength of the crystal piece and a method for manufacturing the same It is effective in providing.
本発明を図面に示した実施の形態に基づいて説明する。
図1は本発明に係わる水晶片集合体の外観(一部)を示したものである。
本発明の水晶片集合体は、例えばATカットのような水晶のX軸(電気軸)に対して平行で且つZ軸(光軸)に対して傾斜したカット面を有する水晶基板の表面に、前記X軸と直交する方向(Z’方向)に延設されたフレーム部4と、前記フレーム部4に沿ってZ’方向に配列された複数の水晶片5(一つのみ表示)と、前記フレーム部4から前記X軸と平行な方向に延設された第1アーム部6と、前記第1アーム部6の端部から前記X軸と平行な方向に延設され前記水晶片5に接続された第2アーム部7とを備えている。なお、水晶片5には電極(図示せず)が形成されている。
The present invention will be described based on the embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 shows the appearance (part) of a crystal piece assembly according to the present invention.
The crystal piece assembly of the present invention is, for example, on the surface of a crystal substrate having a cut surface that is parallel to the X axis (electric axis) and tilted with respect to the Z axis (optical axis), such as AT cut, A frame portion 4 extending in a direction orthogonal to the X axis (Z ′ direction), a plurality of crystal pieces 5 (only one is displayed) arranged in the Z ′ direction along the frame portion 4, and A first arm portion 6 extending from the frame portion 4 in a direction parallel to the X axis, and an end portion of the first arm portion 6 extending in a direction parallel to the X axis and connected to the crystal piece 5 The second arm portion 7 is provided. Note that an electrode (not shown) is formed on the crystal piece 5.
本発明の最も特徴的なところは、フレーム部4をZ’方向に延ばし、これに沿って複数の水晶片5を配列した点と、水晶片5を水晶基板に保持するために、フレーム部4と第1アーム部6と第2アーム部7とを前記水晶片5と共に一体的に形成している点にある。
第2アーム部7とフレーム部4との間に第2アーム部7よりも幅広で長い第1アーム部6を設ける理由は、図1のCで示した領域の面積を適度に広くすることによって、この領域をエッチングにて貫通しやすいよう考慮している。
The most characteristic feature of the present invention is that the frame portion 4 extends in the Z ′ direction, a plurality of crystal pieces 5 are arranged along the frame portion 4, and the frame portion 4 is held in order to hold the crystal pieces 5 on the crystal substrate. The first arm portion 6 and the second arm portion 7 are integrally formed with the crystal piece 5.
The reason why the first arm portion 6 that is wider and longer than the second arm portion 7 is provided between the second arm portion 7 and the frame portion 4 is that the area of the region indicated by C in FIG. This region is considered so as to be easily penetrated by etching.
ここで、本発明の水晶片集合体の製造方法について説明する。
図2は、本発明に係る水晶片集合体の製造方法の工程を図示したものである。
まず、水晶基板の上にCr(クロム)を下地としてAu(金)の金属膜を蒸着する。(図2(a)(b))
次に、金属膜の上にフォトレジストを塗布し(図2(c))、その上にフォトマスク(図示せず)を被せ、フォトレジストを露光、現像し所定のフォトレジストパターンを形成する。(図2(d))
次に、フォトレジストパターンを保護膜として前記金属膜をエッチングし、水晶片2と
第1アーム部6と第2アーム部7とフレーム部4の外形パターン(金属膜パターン)を形成する。(図2(e))次に、前記フォトレジストパターンと金属膜パターンを保護膜とし露出した水晶を化学的にエッチングし、水晶片2と第1アーム部6と第2アーム部7とフレーム部4とを一括形成する。(図2(f))次に、フォトレジストパターンと金属膜パターンとを剥離し(図2(g))、その上からメタルマスクを被せ水晶片5に電極を蒸着する。(図2(h))この状態が図1に示した水晶片集合体である。
次に、第2アーム部7を機械的に破断し水晶片5を個片に分離する。(図2(i))そして、これを所定のパッケージに収納して封止すれば水晶振動子が完成する。
Here, the manufacturing method of the crystal | crystallization piece aggregate | assembly of this invention is demonstrated.
FIG. 2 illustrates the steps of the method for producing a crystal piece assembly according to the present invention.
First, a metal film of Au (gold) is vapor-deposited on a quartz substrate with Cr (chrome) as a base. (Fig. 2 (a) (b))
Next, a photoresist is applied on the metal film (FIG. 2C), and a photomask (not shown) is covered thereon, and the photoresist is exposed and developed to form a predetermined photoresist pattern. (Fig. 2 (d))
Next, the metal film is etched using the photoresist pattern as a protective film to form an external pattern (metal film pattern) of the
Next, the second arm portion 7 is mechanically broken to separate the crystal piece 5 into individual pieces. (FIG. 2 (i)) Then, if this is housed in a predetermined package and sealed, a crystal resonator is completed.
ここで、第2アーム部7のエッチングの進行過程について説明する。図3は、エッチングが進行するに従いA−A’の断面が変化する様子を示したものである。(Au膜上のフォトレジストパターンは図示を省略。)
図3において、水晶のZ軸(光軸)の方向に沿ってエッチングが順次進行する。途中水晶の端部にバリが発生するが(図3(c))、更にエッチングを進めるとバリ部分がなくなり、図3(e)の状態でエッチングを完了する。
一方、図1のB−B’のエッチング断面を図4に示す。水晶が備える異方性エッチンググ特性のため、Z軸の方向に比べるとX軸の方向へはほとんどエッチングされない。
従って、第2アーム部7上の金属膜パターン(Au膜、Cr膜)について、Z’方向へのオーバーエッチング量を予め見込んでZ’2の寸法精度を良く形成しておけば、エッチング時間等のエッチング条件が微妙に変わったとしても、第2アーム部7がエッチングによって脱落することがない。
Here, a process of etching the second arm portion 7 will be described. FIG. 3 shows how the cross section AA ′ changes as etching progresses. (The photoresist pattern on the Au film is not shown.)
In FIG. 3, etching proceeds sequentially along the direction of the Z-axis (optical axis) of the crystal. In the middle, burrs are generated at the end of the crystal (FIG. 3C), but if the etching is further advanced, the burrs disappear and the etching is completed in the state of FIG.
On the other hand, FIG. 4 shows an etching cross section of BB ′ in FIG. Due to the anisotropic etching characteristics of quartz, it is hardly etched in the X-axis direction compared to the Z-axis direction.
Therefore, for the metal film pattern (Au film, Cr film) on the second arm portion 7, if the amount of overetching in the Z ′ direction is anticipated in advance and the dimensional accuracy of Z′2 is sufficiently formed, the etching time, etc. Even if the etching conditions change slightly, the second arm portion 7 does not fall off due to etching.
なお、本発明者らは、本発明に係る水晶片集合体を2タイプ試作した。いずれの試作品も第2アーム部7がエッチング工程以降の作業中に水晶基板から脱落せずに安定して保持されていることを確認している。また、水晶片5は第2アーム部7から一定の力で容易に破断し、破断部分から水晶屑が発生し難いことを確認した。なお、フォトレジストパターン(金属膜パターン)を形成するためのフォトマスクのパターンの寸法を、X1≒100μm、Z’1≒100μm、X2≒20μm、Z’2=20μm(或いは40μm)としている。このときの水晶片5の厚みは63μmである。
試作結果等を検討すると、フォトマスクのパターンの寸法については、水晶片5の電極部分を除いた厚みtを30〜100μm程度と仮定すると、0.05t≦X2≦1.0t、0.2t≦Z’2≦1.0tの範囲が適切であることが判明した。また、第2アーム部のZ’方向の寸法については、水晶片5を物理的に保持するためには少なくとも5μm以上の幅が必要であり、この方向へのオーバーエッチング量を考慮すると、Z’方向の寸法(Z’2)は0.08t(5μm)〜0.7tの範囲が適切であることが判明した。
The inventors made two types of crystal piece assemblies according to the present invention. Both prototypes confirm that the second arm portion 7 is stably held without dropping from the quartz substrate during the work after the etching process. In addition, it was confirmed that the crystal piece 5 was easily broken from the second arm portion 7 with a constant force, and crystal chips were hardly generated from the broken portion. Note that the dimensions of a photomask pattern for forming a photoresist pattern (metal film pattern) are X1≈100 μm, Z′1≈100 μm, X2≈20 μm, and Z′2 = 20 μm (or 40 μm). At this time, the thickness of the crystal piece 5 is 63 μm.
Examining the results of trial production, etc., regarding the pattern size of the photomask, assuming that the thickness t excluding the electrode portion of the crystal piece 5 is about 30 to 100 μm, 0.05 t ≦ X2 ≦ 1.0 t, 0.2 t ≦ It has been found that a range of Z′2 ≦ 1.0 t is appropriate. Further, with respect to the dimension of the second arm portion in the Z ′ direction, a width of at least 5 μm is necessary to physically hold the crystal piece 5, and considering the amount of overetching in this direction, Z ′ It has been found that the direction dimension (Z′2) is suitably in the range of 0.08 t (5 μm) to 0.7 t.
以上説明した実施例においては、第2アーム部7上の金属膜パターン(Au膜、Cr膜)が図3のように水晶基板を挟んで両面に対称に配置されたものとしたが、本発明にあってはこれに限らず、例えば図5に示すように、両面の金属膜パターンが互いに水晶基板を挟んでZ’方向にずれた配置としてもよい。この場合、第2アーム部7の断面が斜めになるが水晶片5がエッチング工程以降の作業中に脱落することなく、第2アーム部7の破断も所定の力を加えるだけで容易に行うことができる。
また、図6のように、両面の金属膜パターンの幅を異なるようにしてもよい。この場合は、第2アーム部7の上側が一部エッチングによって貫通し他の部分に比べ厚みが肉薄となるが、第2アーム部7が脱落することはない。或いは、図7のような金属膜パターンとしても良い。
In the embodiment described above, the metal film pattern (Au film, Cr film) on the second arm portion 7 is arranged symmetrically on both surfaces with the quartz substrate interposed therebetween as shown in FIG. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 5, the metal film patterns on both sides may be displaced in the Z ′ direction with the quartz crystal substrate interposed therebetween. In this case, although the cross section of the second arm portion 7 is slanted, the crystal piece 5 is not dropped during the work after the etching step, and the second arm portion 7 can be easily broken only by applying a predetermined force. Can do.
Further, as shown in FIG. 6, the widths of the metal film patterns on both sides may be different. In this case, a part of the upper side of the second arm part 7 is penetrated by etching and the thickness is thinner than the other part, but the second arm part 7 is not dropped. Alternatively, a metal film pattern as shown in FIG. 7 may be used.
また、水晶片集合体の製造方法において図2(g)(h)の工程を次のように変更しても良い。すなわち、水晶基板をエッチングした図2(f)の状態から、フォトレジストパターンのみを剥離する。次に、その上から再びフォトレジストを塗布する。次に、電極用のフォトマスク(図2(d)のフォトマスクとは異なる)を被せてこれを露光、現像し電極用のフォトレジストパターンを形成する。そして、電極用のフォトレジストパターンを保護膜として金属膜パターンをエッチングし水晶片5に電極を形成し、電極用のフォトレジストパターンを剥離する。
以上、説明したように本発明は、板厚が薄く高い周波数の水晶片集合体を安定的に製造するのに有効な製造方法を提供するものであり、その応用性は極めて高い。
Further, in the method of manufacturing the crystal piece aggregate, the steps shown in FIGS. 2G and 2H may be changed as follows. That is, only the photoresist pattern is peeled off from the state of FIG. Next, a photoresist is applied again from above. Next, a photomask for electrodes (different from the photomask in FIG. 2D) is put on, exposed and developed to form a photoresist pattern for electrodes. Then, the metal film pattern is etched using the electrode photoresist pattern as a protective film to form an electrode on the crystal piece 5, and the electrode photoresist pattern is peeled off.
As described above, the present invention provides a manufacturing method effective for stably manufacturing a crystal piece assembly having a thin plate thickness and a high frequency, and its applicability is extremely high.
1、4・・フレーム部
2、5・・水晶片
3・・溝部
6・・第1アーム部
7・・第2アーム部
1, 4 ··
Claims (11)
前記水晶片に所定の電極パターンを蒸着にて付着する工程とを備えたことを特徴とする請求項6に記載した水晶片集合体の製造方法。 A method of manufacturing the crystal piece assembly, the step of forming a metal film on a main surface of a parallel plate crystal substrate, the step of applying a photoresist on the metal film, and the top of the photoresist Covering the photomask and exposing and developing the photoresist to form a predetermined photoresist pattern; etching the metal film using the photoresist pattern as a protective film to form a metal film pattern; and the metal film pattern And etching the crystal substrate using the photoresist pattern as a protective film to integrally form the frame portion, the crystal piece, the first arm portion, and the second arm portion, and the photoresist pattern Peeling the metal film pattern;
The method for producing a crystal piece assembly according to claim 6, further comprising: attaching a predetermined electrode pattern to the crystal piece by vapor deposition.
The photomask has a crystal piece forming pattern corresponding to the crystal piece, a first arm portion forming pattern corresponding to the first arm portion, and a width narrower than the first arm portion forming pattern on the second arm portion. A second arm portion forming pattern corresponding to the frame portion, and a frame portion forming pattern corresponding to the frame portion, wherein two sides of the second arm portion forming pattern orthogonal to each other when the thickness of the quartz substrate is t. The length range of each is 0.05t-1.0t and 0.2t-1.0t, respectively, The crystal piece aggregate | assembly of any one of Claim 8, Claim 9, or Claim 10 characterized by the above-mentioned The photomask described in the manufacturing method.
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