JP2007051329A - 水晶電極成膜用メタルマスク - Google Patents

Abstract

【課題】 水晶板の洗浄に当たり洗浄液の水切りが良く、洗浄シミの発生が少ない水晶電極成膜用メタルマスクを得る。
【解決手段】 第１の開口部を有する下電極メタルマスクと、水晶板を充填する第２の開口部を有する中板と、第３の開口部を有する上電極メタルマスクとを備えた水晶電極成膜用メタルマスクであって、前記中板の第２の開口部と連なる少なくとも１つの第４の開口部を設け、下電極メタルマスク及び上電極メタルマスクの第１及び第３の開口部に近接してそれぞれ少なくとも１つの第５及び第６の開口部を備えた水晶電極成膜用メタルマスクを構成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、水晶板の洗浄及び電極成膜を兼ねるメタルマスクに関し、特に水晶板洗浄後、水晶板上に残る洗浄液の液留まりを大幅に低減し、水晶板上に生じる洗浄シミを改善した水晶電極成膜用メタルマスクに関する。

水晶振動子は小型であること、経年変化が小さいこと、高精度、高安定な周波数が容易に得られること等のため、通信機器から電子機器まで広く用いられている。中でも周波数−温度特性が３次曲線を呈するＡＴカット水晶振動子は、携帯電話等に多量に用いられている。従来、水晶振動子の製造工程における水晶板の洗浄方法としては、例えばガラス容器に洗浄液と水晶板とを入れ、このガラス容器を超音波洗浄槽に浸して水晶板を洗浄する手法が行われていた。水晶板を洗浄し、乾燥した後は、図５（ａ）の製造フローに示すように、成膜用メタルマスクに詰め、蒸着装置等の真空中で金属を蒸着して水晶板上に電極を成膜し、パッケージ内に気密封止して水晶振動子を構成する。

しかし、多数の水晶板をガラス容器に入れて洗浄する方法では、水晶板同志の重なり合い等により洗浄むらが生じ、乾燥後に水晶板上にシミが残るという問題があった。この解決法の一つとして、洗浄用治具に水晶板を一個づつ詰めて洗浄する方法が、特開平１０−１４５１６６号公報に開示されている。この場合の水晶振動子の製造フローは図５（ｂ）のようになる。図６は洗浄治具の要部（一個の水晶板を収容する部分）を示す斜視図であって、下部プレート２１、上部プレート２２及び薄板２３とからなり、それらの材質は耐食性のあるステンレス板材等である。下部プレート２１と上部プレート２２とは、例えば熱圧着して一体化し基板２０としてもよい。

下部プレート２１には切り欠き窓（開口部）２４ａがあり、その周縁に複数の爪状の支持片２５を備えている。上部プレート２２も切り欠き窓２４ｂがあり、その周縁に複数の凸湾曲状の間隔保持片２６が形成されている。そして、薄板２３にも切り欠き窓２４ｃがあり、その周縁に複数の爪状の押さえ片２７が形成され、切り欠き窓２４ａ、２４ｂ、２４ｃは重ねて組み立てる際に上下対向する。長方形の水晶板２８は上部プレート２２の切り欠き窓２４ｂに収容される際に、凸湾曲状の間隔保持片２６の先端に当接し、下部プレート２１の爪状の支持片２５と薄板２３の爪状の押さえ片２７とにより上下より保持される構造となっている。

図７は実用に供される洗浄治具の模式的斜視図であり、基板２０は下部プレート２１と上部プレート２２とを熱圧着し一体化したもので、上部プレート２２の切り欠き窓２４ｂに水晶板２８を収容し、この上に薄板２３を重ね、ネジ２９等を用いて基板２０と薄板２３とを固定する。このとき、水晶板２８は上下対向する爪状の支持片２５と爪状の押さえ片２７とによって保持され、切り欠き窓２４ｂの中では凸湾曲状の間隔保持片２６に点接触し、水抜きの隙間Ｓが大きく確保されることになる。

基板２０に水晶板を充填し、薄板２３を重ねて固定した洗浄治具３０を用いて水晶板を洗浄し、乾燥した後、洗浄治具３０を２つの成膜用プレート３１で上下から挟むように装着し、ネジ３３にて洗浄治具３０と成膜用プレート３１、３１とを固定したものが図８である。成膜用プレート３１には励振電極生成部３２ａと、引き出し電極生成部３２ｂとからなる透孔３２が形成されている。これを蒸着装置等に入れ、真空中で金属を蒸発させることにより透孔３２を介して水晶板に所望の電極が形成される。

しかし、上記の洗浄治具を用いて水晶板を洗浄した後、成膜用プレート３１を装着する手法では、成膜用プレート３１を装着する工数が発生することと、成膜用プレート３１をネジ３３で取り付ける際に細かなゴミが発生し、このゴミが水晶板２８に付着した状態で電極が形成されるおそれがあった。細かなゴミが付着した水晶振動子では、エージング特性、ドライブレベル特性等に問題が生じるおそれがある。
そこで、図９に示すように水晶板を成膜用メタルマスクに装填した後、成膜用メタルマスク全体を洗浄装置に入れて、洗浄、水切り、乾燥した後、真空中にて成膜する製造フローを用いて水晶振動子を製作する場合がある。

図１０はこのような水晶電極成膜用メタルマスクの一例の模式的斜視図であり、下枠治具４０ａ、下電極マスク４１ａ、中板４２、上電極マスク４１ｂ、上枠治具４０ｂとからなる。下枠治具４０ａ、上枠治具４０ｂにはそれぞれ開口部４３ａ、４３ｂがあり、下電極マスク４１ａ、上電極マスク４１ｂにはそれぞれ所望の電極形状パターンの開口部４４ａ、４４ｂが形成されている。そして、開口部４３ａ、４３ｂの形状は開口部４４ａ、４４ｂの形状より十分に大きくする。中板４２には水晶板を収容する開口部４５が形成されており、中板４２の厚さは水晶板の厚さより若干厚く設定する。下電極マスク４１ａ、上電極マスク４１ｂの厚さは薄い方が望ましいが、マスクの大きさと強度を考慮して適切に設定する。また、材質としては耐蝕性のあるステンレスを用いる場合が多い。

水晶電極成膜用メタルマスクの使用法は、下枠治具４０ａのガイドピンＰに順に下電極マスク４１ａ、中板４２のガイドピン孔４６を通して重ね、中板４２の開口部４５に水晶板Ｘを充填した後、さらに上電極マスク４１ｂ、上枠治具４０ｂのガイドピン孔４６を通して重ね、ネジ孔４７にネジ４８を挿入回転して固定する。この水晶電極成膜用メタルマスクを洗浄装置に浸して水晶板を洗浄する。
特開平１０−１４５１６６号公報

しかしながら、特開平１０−１４５１６６号公報の洗浄治具を用いて水晶板を洗浄した後、成膜用プレートを装着する手法では、図１１に示すように成膜用プレート３１と水晶板２８との間に隙間Ｇが生じ、成膜した電極の輪郭に膜ボケが発生するという問題があった。また、図１０に示した水晶電極成膜用メタルマスクでは、中板４２に水晶板Ｘを充填し、洗浄装置に浸して洗浄した後、水切り、乾燥させる際に、洗浄液が水晶板Xと中板４２との間に残り、完全に除去することが難しい。この状態を水晶電極成膜用メタルマスクの要部断面図で示すと図１２のようになり、水晶板Ｘと下電極マスク４１ａ、中板４２、上電極マスク４１ｂとの間に点状に示すような洗浄液の液溜まり５０が生じ、水晶板を乾燥すると部分的に洗浄シミが発生するという問題があった。

本発明に係る水晶電極成膜用メタルマスクの請求項１の発明は、第１の開口部を有する下電極メタルマスクと、水晶板を充填する第２の開口部を有する中板と、第３の開口部を有する上電極メタルマスクとを備えた水晶電極成膜用メタルマスクにおいて、前記中板の第２の開口部と連なる少なくとも１つの第４の開口部を設け、下電極メタルマスク及び上電極メタルマスクの第１及び第３の開口部に近接してそれぞれ少なくとも１つの第５及び第６の開口部を設けた水晶電極成膜用メタルマスクを構成することを特徴とする。
請求項２の発明は、前記下電極メタルマスクと前記中板と前記上電極メタルマスクとを順次組み立てる際に、第４、第５、第６の開口部が上下にほぼ対向することを特徴とする請求項１に記載の水晶電極成膜用メタルマスクである。

本発明の水晶電極成膜用メタルマスクの請求項１の発明では、下枠治具、下電極マスク、中板、上電極マスク、上枠治具にそれぞれに水切り用の開口部を設けたため、水晶板を洗浄した後、これらの開口部を介して洗浄液を逃がすことができるので、水切り後の液溜まりを大幅に低減することが可能となり、その結果、洗浄シミをほぼ無くすことができるという利点がある。
請求項２の発明では、前記開口部をほぼ対向して設けたので、洗浄液の逃がしがより効果的に行えるという利点がある。

図１は本発明に係る水晶洗浄及び電極成膜用メタルマスクの実施の形態を示す模式的斜視図であって、下枠治具１ａ、下電極マスク２ａ、中板３、上電極マスク２ｂ、上枠治具１ｂとを備えている。下枠治具１ａ、上枠治具１ｂはそれぞれ開口部４ａ、４ｂを有し、下枠治具１ａの端にはガイドピンＰとネジ孔８とを設け、上枠治具１ｂにはガイドピン孔７とネジ孔８とを設ける。また、下電極マスク２ａ、上電極マスク２ｂにはそれぞれ成膜用開口部５ａ、５ｂを形成し、それぞれの端にはガイドピン孔７とネジ孔８とを設ける。また、中板３には水晶板を充填するための開口部６を形成し、端にはガイドピン孔７とネジ孔８とを設ける。そして、中板３の厚さは水晶板の厚さより若干厚く設定し、下電極マスク２ａ、上電極マスク２ｂの厚さは薄い方が望ましいが、マスクの大きさとその強度を考慮して適切に設定する。また、これらの材質としては耐蝕性のあるステンレスを用いる場合が多い。

水晶電極成膜用メタルマスクの使い方は、下枠治具１ａのガイドピンＰに下電極マスク２ａ、中板３のそれぞれのガイドピン孔７を通して重ね、中板３の開口部６に水晶板Ｘを充填した後、上電極マスク２ｂ、上枠治具１ｂのそれぞれのガイドピン孔７を通して重ね、ネジ孔８にネジ９を挿入回転して固定する。固定した水晶電極成膜用メタルマスクを洗浄装置に入れ、水晶板を洗浄すると共に上、下枠治具１ａ、１ｂ等に付着する細かいゴミも同時に取り除く。これは蒸着装置の中で水晶電極成膜用メタルマスクを回転させる際に、上、下枠治具１ａ、１ｂ上にあるゴミが水晶板に付着することを避けるためでもある。なお、下枠治具１ａ及び上枠治具１ｂの開口部４ａ、４ｂの大きさは水晶板洗浄と電極成膜とに支障のないように大きく空ける必要がある。

図２は実用に供する中板３の構成を示す平面図であり、同図（ａ）は中板全体図、同図（ｂ）は同図（ａ）の一部の開口部αを拡大した平面図である。開口部６は、中央の長方形の開口部６ａ（第２の開口部）と、下部の２つの矩形の開口部６ｂ（第２の開口部）と、上部の２つの矩形の開口部６ｃ（第４の開口部）とからなり、開口部６ａ、６ｂ、６ｃで一体の開口部６を構成している。図２（ｂ）の右側の図は開口部６ａに破線で示す水晶板Ｘを充填した場合の平面図である。

下電極マスク２ａ、上電極マスク２ｂは、ほぼ同様な形状の開口部を有するので、上電極マスク２ｂの平面図のみを示す。図３は実用に供する上電極マスク２ｂの構成を示す平面図であり、同図（ａ）は上電極マスク全体図、同図（ｂ）は同図（ａ）の一部βを拡大した平面図である。開口部５ｂは、中央の長方形の開口部５ｂ１（第３の開口部）と、下部の２つの開口部５ｂ２（第３の開口部）と、上部の２つの矩形の開口部５ｂ３（第６の開口部）とからなり、開口部５ｂ１と開口部５ｂ２の図中右方の開口部とで一体の開口部を構成している。なお、下電極マスク２ａの開口部５ａは、中央の長方形の開口部５ａ１（第１の開口部）と、図中下部の２つの開口部５ａ２（第１の開口部）と、上部の２つの矩形の開口部５ａ３（第５の開口部）とからなり、開口部５ａ１と開口部５ａ２の１つとで一体の開口部を構成している。そして、開口部５ａ１、５ｂ１を介して水晶振動子の主面に主電極が形成され、開口部５ａ２、５ｂ２を介してリード電極が形成される。開口部５ａ３、５ｂ３は水晶板洗浄の際の洗浄液の水切りとして用いられる。図３（ｂ）の右側の図は開口部５ｂと破線で示す水晶板Ｘとの位置関係を示す平面図である。

図４（ａ）は本発明の前述の如き水晶電極成膜用メタルマスクに水晶板を充填した場合の、中板３と水晶板Ｘと上電極マスク２ｂとの上下の位置関係を示す平面図（理解を容易にするように便宜的に下電極マスクを省いている）であって、太線は上電極マスク２ｂ、細線は中板３、波線は水晶板である。図４（ｂ）は同図４（ａ）のＱ−Ｑにおける断面図である。図４（ａ）と（ｂ）との対応関係を容易にするために、図４（ａ）の平面図上の点Ｐ１からＰ５に対応する点を、図４（ｂ）の断面図上に点Ｐ１からＰ５で図示した。図４（ｂ）の断面図から明らかなように水晶板Ｘに接する中板３の開口部６ｃ（第４の開口部）と、下電極マスク２ａの開口部５ａ３（第５の開口部）と、上電極マスク２ｂの開口部５ｂ３（第６の開口部）とから洗浄後の液が容易に除去できる。開口部６ｂ（第２の開口部）、５ａ２（第１の開口部）、５ｂ２（第３の開口部）からも同様に洗浄液が除去できる。そのため、水晶板上の液溜まりは大幅に低減することが可能になり、洗浄シミを大幅に少なくすることができた。また、図４（ｂ）の要部の断面図に示すように下、上電極マスク２ａ、２ｂが水晶板Ｘに接しているので電極の膜ボケが生じることはない。

以上説明したように、本発明の特徴は、中板に水晶板を収容する開口部の他に該開口部に連なる、洗浄液を逃がすための開口部を設けると共に、下、上電極マスクに洗浄液を逃がすための開口部を設けたところにある。本発明の水晶電極成膜用メタルマスクを組み立てた場合、これらの開口部は上下にほぼ対向して位置することになり、洗浄液を早く逃すことができる。そのため、水晶板上に液溜まりがすることは極めて少なくなり、洗浄シミを大幅に低減することが可能となった。

本発明に係る水晶電極成膜用メタルマスクの構成を示す模式的斜視図である。 （ａ）は中板の全体平面図、（ｂ）は一部αの平面図である。 下電極マスクの全体平面図、（ｂ）は一部βの平面図である。 （ａ）本発明に係る中板、水晶板、上電極マスクの位置関係を示す平面図、（ｂ）はＱ−Ｑにおける断面図である。 （ａ）は従来の製造フローの一部を示す図、（ｂ）は改良を施した従来の製造フローの一部を示す図である。 従来の洗浄治具の要部の構成を示した斜視図である。 従来の洗浄治具の構成を示した斜視図である。 洗浄治具の上下から成膜用プレートを装着する様子を示す斜視図である。 従来の製造フローの一部を示す図である。 従来の水晶成膜用メタルマスクの構成を示す概略斜視図である。 洗浄治具に成膜用プレートを装着したものの要部の断面図である。 従来の水晶電極成膜用メタルマスクを用いて洗浄した後の要部の断面図である。

符号の説明

１ａ 下枠治具
１ｂ 上枠治具
２ａ 下電極マスク
２ｂ 上電極マスク
３ 中板
４ａ、４ｂ 開口部（下、上枠治具の）
５ａ、５ａ１、５ａ２、５ａ３ 開口部（下電極マスクの）
５ｂ、５ｂ１、５ｂ２、５ｂ３ 開口部（上電極マスクの）
６、６ａ、６ｂ、６ｃ 開口部（中板の）
７ ガイドピン孔
８ ネジ孔
Ｐ ガイドピン
９ ネジ

Claims (2)

1. 第１の開口部を有する下電極メタルマスクと、水晶板を充填する第２の開口部を有する中板と、第３の開口部を有する上電極メタルマスクとを備えた水晶電極成膜用メタルマスクにおいて、
   前記中板の第２の開口部と連なる少なくとも１つの第４の開口部を設け、下電極メタルマスク及び上電極メタルマスクの第１及び第３の開口部に近接してそれぞれ少なくとも１つの第５及び第６の開口部を設けることを特徴とする水晶電極成膜用メタルマスク。
2. 前記下電極メタルマスクと前記中板と前記上電極メタルマスクとを順次組み立てる際に、第４、第５、第６の開口部が上下にほぼ対向することを特徴とする請求項１に記載の水晶電極成膜用メタルマスク。
   
   
   
   

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