JP2007324906A - 圧電振動素子の測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 容易に特性の測定が行える圧電振動素子の測定方法を提供する。
【解決手段】 平板状の圧電材料からなる圧電ウェハに形成される圧電振動素子の特性を測定する圧電振動素子の測定方法であって、圧電ウェハの一方の主面と同じ方向を向く前電振動素子の表面に形成される第一の電極を圧電ウェハの一方の主面まで引き回して形成する第一の電極形成工程と、圧電ウェハの他方の主面と同じ方向を向く圧電振動素子の表面に形成される第二の電極を圧電ウェハの他方の主面まで引き回して形成する第二の電極形成工程と、圧電ウェハの他方の主面に設けた第二の電極を第一の電極を設けた圧電ウェハの一方の主面まで引き回す引き回し工程と、圧電ウェハの一方の主面に設けられた第一の電極と、当該圧電ウェハの一方の主面に引き回された第二の電極とにより圧電振動素子の特性を測定する測定工程とを備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、圧電振動素子の測定方法に関する。

近年の電子機器、例えば、携帯情報端末装置等の移動体通信機は、単なる通話機能に加えて様々な付加的機能が組み込まれつつも小型化が進んでいる。これに伴いこの移動体通信機に用いられる電子部品もさらなる小型化が求められている。また、電子部品として角速度センサ素子においては、水晶振動素子と比較して電極の数が多く、多軸化が進むと、小型の素子に多くの電極を配置することとなる（例えば、特許文献１参照）。この場合、素子の一方の主面のみならず他方の主面にも電極を配置し、角速度センサ素子の特性の測定が行われる。また、水晶振動素子においても、一方の主面と他方の主面に設けられる電極を用いた測定が行われる。
このような角速度センサ素子や水晶振動素子の圧電材料からなる素子（以下、「圧電振動素子」という。）の特性の測定を行う場合、１枚の圧電材料からなる圧電ウェハからいくつもの圧電振動素子を形成し、それぞれ個片化して、個々に特性の測定を行っている。
圧電振動素子の特性の測定では、圧電ウェハから圧電振動素子を個片化してから、所定の電極を用いて測定している。
特開２００６−１７５３８号公報（段落００１１〜００３５、図５）

しかしながら、圧電振動素子は、小型化が進んでおり、小さくなった圧電振動素子を個片にした状態で特性の測定を行うのは、作業が煩雑になるという問題がある。
また、圧電振動素子の小型化で特性の測定で作業が煩雑になると増加する生産量に対応できない恐れがある。
また、圧電振動素子の一方の主面に設けた電極と他方の主面に設けた電極とを用いて測定を行う場合、圧電振動素子の同一表面上に一方の主面に設けた電極と他方の主面に設けた電極とを引き回すことが困難となり、測定が煩雑となることや、専用の治具を必要とすることなどが生じ、作業性、生産性に悪影響を及ぼすことになる。

そこで、本発明では、前記した問題を解決し、容易に特性の測定が行える圧電振動素子の測定方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、平板状の圧電材料からなる圧電ウェハに形成される圧電振動素子の特性を測定する圧電振動素子の測定方法であって、前記圧電振動素子の一方の主面に第一の電極を形成するためのマスクを施しつつ前記圧電ウェハに第一の電極と接続する引き回しパターンを形成するためのマスクを施し露光する第一の電極露光工程と、前記圧電振動素子の他方の主面に第二の電極を形成するためのマスクを施しつつ前記圧電ウェハに前記引き回しパターンと接続する端子パターンを形成するためのマスクを施し露光する第二の電極露光工程と、前記圧電ウェハに引き回しパターンと端子パターンとを形成し、前記圧電振動素子に第一の電極と第二の電極とを形成するためのエッチングを行うエッチング工程と、前記第二の電極と、前記第一の電極と接続する端子パターンとを用いて前記圧電振動素子の特性を測定する測定工程と、を備えることを特徴とする。

また、本発明は、平板状の圧電材料からなる圧電ウェハに形成される圧電振動素子の特性を測定する圧電振動素子の測定方法であって、前記圧電振動素子の一方の主面に第一の電極を形成するためのマスクを施しつつ前記圧電ウェハに第一の電極と接続する引き回しパターンを形成するためのマスクを施し、前記圧電振動素子の他方の主面に第二の電極を形成するためのマスクを施しつつ前記圧電ウェハに前記引き回しパターンと接続する端子パターンを形成するためのマスクを施し蒸着する電極蒸着工程と、前記第二の電極と、前記第一の電極と接続する端子パターンとを用いて前記圧電振動素子の特性を測定する測定工程と、を備えることを特徴とする。

また、本発明は、平板状の圧電材料からなる圧電ウェハに形成される圧電振動素子の特性を測定する圧電振動素子の測定方法であって、前記圧電振動素子の一方の主面に第一の電極を形成するためのマスクを施しつつ前記圧電ウェハに第一の電極と接続する引き回しパターンを形成するためのマスクを施し蒸着する第一の電極蒸着工程と、前記圧電振動素子の他方の主面に第二の電極を形成するためのマスクを施しつつ前記圧電ウェハに前記引き回しパターンと接続する端子パターンを形成するためのマスクを施し蒸着する第二の電極蒸着工程と、前記第二の電極と、前記第一の電極と接続する端子パターンとを用いて前記圧電振動素子の特性を測定する測定工程と、を備えることを特徴とする。

このような圧電振動素子の測定方法によれば、圧電振動素子を圧電ウェハに接続された状態で、この圧電振動素子の一方の主面に設けられる第一の電極と他方の主面に設けられる第二の電極とを圧電ウェハの一方の主面に引き回したので、容易に圧電振動素子の特性の測定を行うことができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」という。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、各実施形態において、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（第一の実施形態）
図１は圧電ウェハに複数の圧電振動素子を形成した状態を示す図である。図２（ａ）は、圧電振動素子の一方の主面に設けられた第一の電極を示す図である。（ｂ）は、圧電振動素子の他方の主面を一方の主面側から見たときの第二の電極の状態を示す図である。図３は、本発明の実施形態に係る圧電振動素子の測定方法を示すフローチャートである。

本発明の第一の実施形態に係る圧電振動素子の測定方法は、図１〜図２に示す圧電ウェハ１０に複数の圧電振動素子２０が形成された状態で各圧電振動素子２０の特性の測定を行うものである。

図１及び図２に示す圧電ウェハ１０は、例えば水晶からなり、矩形形状の板状部材となっている。
圧電振動素子２０は、例えば水晶からなり、図１及び図２に示すように、その形状は、平面視において、外形が略三角形となっており、各頂点を結ぶ三つの辺は棒状に形成されている。また、この略三角形の中心位置には基部２１が形成されており、この基部２１と略三角形の各頂点を結ぶように棒状に形成されて接続されている。

この圧電振動素子２０は、その所定の頂点部に圧電ウェハ１０と接続する接続部１１が設けられており、圧電振動素子２０と圧電ウェハ１０とが接続部１１により一体となっている。
なお、この圧電振動素子２０の一方の主面を図１の紙面に対して上方とし、他方の主面を紙面に対して下方とする。

このような圧電振動素子２０の場合、図２に示すように、特性の測定に用いられる励振電極（第一の電極３０、第二の電極４０）は、当該圧電振動素子２０の裏表の面、つまり、一方の主面と他方の主面とに設けられることとなる。
したがって、第一の電極３０と第二の電極４０とを、圧電振動素子２０の一方の主面に設けるだけの領域を確保することができない。これにより、後述する方法を用いて一方の主面と他方の主面とに分かれて第一の電極３０（図２（ａ）参照）と第二の電極４０（図２（ｂ）参照）とが形成される圧電振動素子２０の特性を測定する。

まず、圧電ウェハ１０に複数の圧電振動素子２０を形成する（図３、Ｓ１）。この複数の圧電振動素子２０のそれぞれについて、以下の工程を行う。
初めに、複数の圧電振動素子２０が形成された圧電ウェハ１０に、第一の電極３０及び第二の電極４０とを形成するための金属膜を圧電ウェハ１０の両主面に蒸着し、その後、金属膜の上にレジストの膜を形成する。以下、レジストがポジ型の場合について説明する。

（第一の電極露光工程）
圧電振動素子２０の一方の主面に第一の電極３０を形成するためのマスク（図示せず）を施しつつ圧電ウェハ１０に第一の電極３０と接続する引き回しパターン３１を形成するためのマスク（図示せず）を施し露光する（図３、Ｓ２）。

（第二の電極露光工程）
次に、圧電振動素子２０の他方の主面に第二の電極４０を形成するためのマスク（図示せず）を施しつつ圧電ウェハ１０に引き回しパターン３１と接続する端子パターン３２を形成するためのマスク（図示せず）を施し露光する（図３、Ｓ３）。

この状態で、圧電ウェハ１０を現像して、第一の電極３０、引き回しパターン３１、端子パターン３２、第二の電極４０とは関係のない部分のレジストを除去する。

（エッチング工程）
この状態で、圧電ウェハ１０と前記圧電振動素子２０とに設けた金属膜をエッチングする（図３、Ｓ４）。エッチングは、例えば、ウェットエッチングを用いることができる。レジストが除去されることで露出する金属膜をウェットエッチングで除去し、第一の電極３０、引き回しパターン３１、端子パターン３２、第二の電極４０の形成を行う。
これにより、第一の電極３０、引き回しパターン３１、端子パターン３２、第二の電極４０が形成される。これら第一の電極３０、引き回しパターン３１、端子パターン３２、第二の電極４０は、金属膜からなり、例えば、Ａｕ／ＮｉＣｒ、Ａｕ／Ｃｒなどが用いられる。

その後、第一の電極３０、引き回しパターン３１、端子パターン３２、第二の電極４０の形状となる金属膜の上にあるレジストを剥離し、洗浄を行う。

（測定工程）
ここで、圧電ウェハ１０の一方の主面に形成される端子パターン３２は、圧電ウェハ１０の他方の主面に形成される引き回しパターン３１を介して、圧電振動素子２０に形成された第一の電極３０と接続している。
したがって、端子パターン３２と第二の電極４０とを用いて圧電振動素子２０の特性を測定する（図３、Ｓ５）。
なお、測定には、従来周知の測定装置（図示せず）を用い、当該測定装置と接続されているプローブを第二の電極４０の最も面積が大きく形成される圧電振動素子２０の基部（中央部）２１と端子パターン３２とに当接することで測定することができる。
ここで、測定の対象は、例えば、圧電振動素子２０のＦｓ（共振周波数）、圧電振動素子２０の等価回路におけるＲ１（直列抵抗）等である。

これにより、各圧電振動素子２０は、圧電ウェハ１０に接続された状態で特性の測定が行われるため、測定の作業が煩雑とならず、容易に測定を行うことができる。

（第二の実施形態）
次に、本発明の第二の実施形態に係る圧電振動素子の測定方法について説明する。
図４は、本発明の第二の実施形態に係る圧電振動素子の測定方法を示すフローチャートである。
本発明に係る第二の実施形態に係る圧電振動素子の測定方法は、第一の電極３０及び第二の電極４０が蒸着により形成される点で第一の実施形態と異なる。

（電極蒸着工程）
圧電ウェハ１０に複数の圧電振動素子２０を形成（Ｓ１１）した後、圧電振動素子２０の一方の主面に第一の電極３０を形成するためのマスク（図示せず）を施しつつ圧電ウェハ１０に第一の電極３０と接続する引き回しパターン３１を形成するためのマスク（図示せず）を施し、圧電振動素子２０の他方の主面に第二の電極４０を形成するためのマスク（図示せず）を施しつつ圧電ウェハ１０に引き回しパターン３１と接続する端子パターン３２を形成するためのマスク（図示せず）を施し蒸着し、第一の電極３０、引き回しパターン３１、端子パターン３２、第二の電極４０を形成する（Ｓ１２）。
なお、蒸着は、従来周知の蒸着方法が用いられる。

（測定工程）
圧電ウェハ１０の一方の主面に形成される端子パターン３２は、圧電ウェハ１０の他方の主面に形成される引き回しパターン３１を介して、圧電振動素子２０に形成された第一の電極３０と接続している。
したがって、端子パターン３２と第二の電極４０とを用いて圧電振動素子２０の特性を測定する（Ｓ１３）。
なお、測定には、従来周知の測定装置（図示せず）を用い、当該測定装置と接続されているプローブを第二の電極４０の最も面積が大きく形成される圧電振動素子２０の基部（中央部）２１と端子パターン３２とに当接することで測定することができる。

このように本発明の第二の実施形態に係る圧電振動素子の測定方法を構成しても、第一の実施形態と同様の効果を奏する。

（第三の実施形態）
次に本発明の第三の実施形態に係る圧電振動素子の測定方法について説明する。
図５は、本発明の第三の実施形態に係る圧電振動素子の測定方法を示すフローチャートである。

本発明に係る第三の実施形態に係る圧電振動素子の測定方法は、各電極がＡｌ（アルミニウム）等の単層膜が用いられる場合に、第一の電極３０と第二の電極４０とが別々に蒸着により形成される点で第二の実施形態と異なる。

（第一の電極蒸着工程）
圧電ウェハ１０に複数の圧電振動素子２０を形成（Ｓ２１）した後、圧電ウェハ１０の一方の主面に引き回しパターン３１を形成するためのマスクを施し蒸着より当該引き回しパターン３１を形成し、圧電振動素子２０の一方の主面に第一の電極３０を形成するためのマスクを施し蒸着により当該第一の電極３０を形成する（Ｓ２２）。

（第二の電極蒸着工程）
第一の電極３０、引き回しパターン３１を設けた一方の主面とは反対側の面である他方の主面において、圧電ウェハ１０の他方の主面に端子パターン３２を形成するためのマスクを施し蒸着より当該端子パターン３２を形成し、圧電振動素子２０の他方の主面に第二の電極４０を形成するためのマスクを施し蒸着により当該第二の電極４０を形成する（Ｓ２３）。

（測定工程）
圧電ウェハ１０の一方の主面に形成される端子パターン３２は、圧電ウェハ１０の他方の主面に形成される引き回しパターン３１を介して、圧電振動素子２０に形成された第一の電極３０と接続している。
したがって、端子パターン３２と第二の電極４０とを用いて圧電振動素子２０の特性を測定する（Ｓ２４）。

このように本発明の第三の実施形態に係る圧電振動素子の測定方法を構成しても、容易に圧電振動素子の測定を行うことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、このような圧電振動素子の測定方法は、矩形形状の圧電振動素子（図示せず）であって、裏表に電極が形成されるのみの圧電振動素子の測定にも用いることができる。このような場合にも本発明の実施形態と同様の効果を奏する。

圧電ウェハに複数の圧電振動素子を形成した状態を示す図である。 （ａ）は圧電振動素子の一方の主面に設けられた第一の電極を示す図であり、（ｂ）は圧電振動素子の他方の主面を一方の主面側から見たときの第二の電極の状態を示す図である。 本発明の第一の実施形態に係る圧電振動素子の測定方法を示すフローチャートである。 本発明の第二の実施形態に係る圧電振動素子の測定方法を示すフローチャートである。 本発明の第三の実施形態に係る圧電振動素子の測定方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 圧電ウェハ
１１ 接続部
２０ 圧電振動素子
２１ 基部
３０ 第一の電極
３１ 引き回しパターン
３２ 端子パターン
４０ 第二の電極

Claims (3)

1. 平板状の圧電材料からなる圧電ウェハに形成される圧電振動素子の特性を測定する圧電振動素子の測定方法であって、
   前記圧電振動素子の一方の主面に第一の電極を形成するためのマスクを施しつつ前記圧電ウェハに第一の電極と接続する引き回しパターンを形成するためのマスクを施し露光する第一の電極露光工程と、
   前記圧電振動素子の他方の主面に第二の電極を形成するためのマスクを施しつつ前記圧電ウェハに前記引き回しパターンと接続する端子パターンを形成するためのマスクを施し露光する第二の電極露光工程と、
   前記圧電ウェハに引き回しパターンと端子パターンとを形成し、前記圧電振動素子に第一の電極と第二の電極とを形成するためのエッチングを行うエッチング工程と、
   前記第二の電極と、前記第一の電極と接続する端子パターンとを用いて前記圧電振動素子の特性を測定する測定工程と、
   を備えることを特徴とする圧電振動素子の測定方法。
2. 平板状の圧電材料からなる圧電ウェハに形成される圧電振動素子の特性を測定する圧電振動素子の測定方法であって、
   前記圧電振動素子の一方の主面に第一の電極を形成するためのマスクを施しつつ前記圧電ウェハに第一の電極と接続する引き回しパターンを形成するためのマスクを施し、前記圧電振動素子の他方の主面に第二の電極を形成するためのマスクを施しつつ前記圧電ウェハに前記引き回しパターンと接続する端子パターンを形成するためのマスクを施し蒸着する電極蒸着工程と、
   前記第二の電極と、前記第一の電極と接続する端子パターンとを用いて前記圧電振動素子の特性を測定する測定工程と、
   を備えることを特徴とする圧電振動素子の測定方法。
3. 平板状の圧電材料からなる圧電ウェハに形成される圧電振動素子の特性を測定する圧電振動素子の測定方法であって、
   前記圧電振動素子の一方の主面に第一の電極を形成するためのマスクを施しつつ前記圧電ウェハに第一の電極と接続する引き回しパターンを形成するためのマスクを施し蒸着する第一の電極蒸着工程と、
   前記圧電振動素子の他方の主面に第二の電極を形成するためのマスクを施しつつ前記圧電ウェハに前記引き回しパターンと接続する端子パターンを形成するためのマスクを施し蒸着する第二の電極蒸着工程と、
   前記第二の電極と、前記第一の電極と接続する端子パターンとを用いて前記圧電振動素子の特性を測定する測定工程と、
   を備えることを特徴とする圧電振動素子の測定方法。

Images