JP2008113389A - Method for manufacturing piezoelectric vibrator, piezoelectric vibrator, and electronic component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば水晶等からなる圧電基板を用いて、音叉型の圧電振動子を製造する技術に関する。 The present invention relates to a technique for manufacturing a tuning fork-type piezoelectric vibrator using a piezoelectric substrate made of, for example, quartz.
音叉型の水晶振動子は、小型、安価で低消費電力であることから、従来から腕時計の歩度を刻む信号源として採用され、更にその用途が広がろうとしている。 The tuning fork type crystal resonator is small, inexpensive, and has low power consumption, so that it has been conventionally employed as a signal source for engraving the rate of a wristwatch, and its application is going to expand.
図16は、音叉型の水晶振動子の一例を示したものであり、この水晶振動子2は、両側部の上部側が矩形に切り欠かれた切り欠き部21a及び下部中央が上部へ向けて切り欠かれた切り欠き部21bを備えた概ね角型の基部21と、この基部21の上端側から各々互いに間隔をおいて平行に伸びだした2本の(一対の)振動腕部22(22a、22b)とにより構成される水晶片(水晶ブランク)20を備えている。各振動腕部22a,22bにおける両主面には、振動効率を高め、電力損失を抑える役割を有する溝部23,24が夫々設けられている。これらの溝部23,24及び各振動腕部22a,22bには、屈曲振動に基づいた音叉振動を励起するための励振電極が形成されている。励振電極はこの図16では省略しており、その詳しい構成については、本発明を説明する際に説明する。
FIG. 16 shows an example of a tuning-fork type crystal resonator. The
上述の水晶振動子2の製造工程の一例を説明する。例えば水晶により構成されるウエハWにおいて、図17に鎖線で示すように水晶振動子2の形成領域11〜14が設定され、これら各形成領域11〜14にエッチング用マスクが形成される。そして前記マスクに水晶振動子2の外形に対応するように水晶ウエハWの表面が露出したマスクパターンが形成された後、水晶ウエハWは、エッチング液に浸されエッチングされ、然る後前記マスクが除去される。
An example of a manufacturing process of the above-described
図18は、水晶振動子形成領域11において前記エッチングによりその外形が形成され、前記マスクが除去された状態の水晶片20を示しており、この領域において水晶片20は、前後方向(図中Y方向)で互いにその振動腕部22a,22bが向かい合い、横方向(図中X方向)に多数、配列されるように形成されている。このとき水晶片20の外周の一部はエッチングされずに、支持部15として残され、支持部15は、各水晶振動子2の基部21と形成領域11の縁部とを接続し、水晶片20を水晶ウエハWに固定している。このように水晶片20を水晶ウエハWに固定しておくことで、水晶片20が小型であっても後述の電極の形成を行うことができる。
FIG. 18 shows the
その後スパッタなどによって水晶振動子形成領域11の表裏に金属膜が成膜された後、その金属膜がエッチングにより成形されることにより、励振電極が形成され水晶片20から水晶振動子2が形成される。
Then, after a metal film is formed on the front and back surfaces of the crystal
水晶振動子形成領域12〜14からも形成領域11と同様に水晶振動子2が形成され、各形成領域11〜14において電極が形成された水晶振動子2は、支持部15から折り取られ、水晶ウエハWから分離される。
The
上記のように水晶ウエハWをウエットエッチングし、ウエハWごとに一括で水晶振動子2の水晶片20の外形を形成するようにしている。しかし水晶は、異方性を有しており、その異方性により水晶片20の外形を行う際には、水晶ウエハWの厚さ方向に、まっすぐに沿ってエッチングが進行せず、ウエハWの横方向に若干広がるように進行する。
As described above, the crystal wafer W is wet-etched, and the outer shape of the
従って水晶振動子2の外形を形成するためのエッチング用のマスクパターンは、そのエッチングの広がりを見込んで形成されなければならず、外形が形成された各水晶片20間及び水晶片20と当該水晶片20の形成領域の縁部との間に所定の間隔が形成されることになってしまう。具体的には例えば図18中L1で示すように前後方向の水晶片20の腕部22と腕部22との間、L2で示すように横方向に並んだ基部21と基部21との間に夫々間隔が設けられ、さらに図中L3で示すように支持部15を介して、水晶片20の基部21と形成領域11の縁部との間においても間隔が設けられることになる。これらL1〜L3の大きさは、通常200μm〜300μm程度である。
Therefore, the mask pattern for etching for forming the outer shape of the
このように水晶片20と水晶片20との間及び水晶片20と形成領域101の縁部との間に間隔が形成されることは、その分だけ形成領域11〜14内において水晶振動子2の形成数が少なくなり、さらにウエハW内に形成できる形成領域の数や大きさも制限されることになり、水晶振動子2の生産効率の向上を図る上で改善が求められていた。
Thus, the space is formed between the
なお、特許文献1には既述のようにウエハをエッチングして音叉型水晶振動子の外形及びそれを水晶振動子の形成領域に支持する支持部を形成した後、支持部から水晶振動子を切り離す技術について記載しているが、上記の問題を解決できるものではない。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、例えば水晶等からなる圧電基板を用いて、音叉型の圧電振動子を製造するにあたり、生産効率を向上させることができる圧電振動子の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric device capable of improving production efficiency when manufacturing a tuning fork type piezoelectric vibrator using a piezoelectric substrate made of, for example, quartz crystal. An object is to provide a method for manufacturing a vibrator.
本発明の圧電振動子の製造方法は、基部から伸び出した各々の振動腕部が並行状になるように多数の音叉型の圧電振動子が並列に配列され、かつこれら圧電振動子の2つの群が各振動腕部同士を互いに対向させて配列されるように、1枚の圧電基板に多数の音叉型の圧電振動子を形成し、その後個々の圧電振動子に分割することにより音叉型の圧電振動子を製造する方法において、
圧電基板に対してウエットエッチングを行い、互いに対向する振動腕部の先端同士が一体化されるように音叉型の圧電振動片の外形を形成する工程と、
次いで各圧電振動片に電極パターンを形成することにより圧電振動子を形成する工程と、
その後、互いに対向する振動腕部の間を切断手段により切断する工程と、を含み、
互いに対向する振動腕部の間には、切断手段による取りしろが含まれていることを特徴とする。
In the piezoelectric vibrator manufacturing method of the present invention, a large number of tuning fork-type piezoelectric vibrators are arranged in parallel so that the respective vibrating arm portions extending from the base portion are in parallel, and two of these piezoelectric vibrators are arranged. A large number of tuning fork type piezoelectric vibrators are formed on one piezoelectric substrate so that the groups are arranged with the vibrating arms facing each other, and then divided into individual piezoelectric vibrators to form a tuning fork type. In a method of manufacturing a piezoelectric vibrator,
Performing wet etching on the piezoelectric substrate and forming the outer shape of the tuning-fork type piezoelectric vibrating piece so that the tips of the vibrating arm portions facing each other are integrated;
Next, forming a piezoelectric vibrator by forming an electrode pattern on each piezoelectric vibrating piece;
Thereafter, a step of cutting between the vibrating arm portions facing each other by a cutting means,
An allowance by a cutting means is included between the vibrating arm portions facing each other.
また他の発明の圧電振動子の製造方法は、基部から伸び出した各々の振動腕部が並行状になるように多数の音叉型の圧電振動子が並列に配列され、かつこれら圧電振動子の2つの群が各振動腕部同士を互いに対向させて配列されるように、1枚の圧電基板に多数の音叉型の圧電振動子を形成し、その後個々の圧電振動子に分割することにより音叉型の圧電振動子を製造する方法において、
圧電基板に対してウエットエッチングを行い、互いに並列に隣接する圧電振動片の基部同士が一体化されるように音叉型の圧電振動片の外形を形成する工程と、
次いで各圧電振動片に電極パターンを形成することにより圧電振動子を形成する工程と、
その後、互いに並列に隣接する基部の間を切断手段により切断する工程と、を含み、
互いに並列に隣接する基部の間には、切断手段による取りしろが含まれていることを特徴とする。
According to another aspect of the invention, there is provided a piezoelectric vibrator manufacturing method in which a large number of tuning fork type piezoelectric vibrators are arranged in parallel so that the vibrating arm portions extending from the base portion are parallel to each other. A large number of tuning fork type piezoelectric vibrators are formed on one piezoelectric substrate so that the two groups are arranged so that the vibrating arms are opposed to each other, and then divided into individual piezoelectric vibrators. In a method of manufacturing a piezoelectric vibrator of a mold,
Performing wet etching on the piezoelectric substrate and forming the outer shape of the tuning-fork type piezoelectric vibrating piece so that the bases of the piezoelectric vibrating pieces adjacent in parallel to each other are integrated;
Next, forming a piezoelectric vibrator by forming an electrode pattern on each piezoelectric vibrating piece;
And then cutting between the bases adjacent to each other in parallel by a cutting means,
A margin by a cutting means is included between the bases adjacent to each other in parallel.
さらに他の圧電振動子の製造方法は、基部から伸び出した各々の振動腕部が並行状になるように多数の音叉型の圧電振動子が並列に配列され、かつこれら圧電振動子の2つの群が互いに向かい合い、一の群の各圧電振動子の振動腕部と、他の群の圧電振動子の振動腕部とが交互に並ぶように、1枚の圧電基板に多数の音叉型の圧電振動子を形成し、その後個々の圧電振動子に分割することにより音叉型の圧電振動子を製造する方法において、
圧電基板に対してウエットエッチングを行い、一の群の圧電振動子の振動腕部が、その圧電振動子を挟む他の群の圧電振動子の振動腕部と夫々一体化されるように音叉型の圧電振動片の外形を形成する工程と、
その後、一の群の振動腕部と他の群の振動腕部との間を切断手段により切断する工程と、
各圧電振動片に電極パターンを形成することにより圧電振動子を形成する工程と、を含み、
一の群の圧電振動子の振動腕部と、その圧電振動子を挟む他の群の圧電振動子の振動腕部との間には切断手段による取りしろが含まれていることを特徴とする。
In another piezoelectric vibrator manufacturing method, a large number of tuning fork type piezoelectric vibrators are arranged in parallel so that the respective vibrating arm portions extending from the base portion are parallel to each other. A large number of tuning fork-type piezoelectric elements on one piezoelectric substrate so that the groups face each other and the vibrating arm portions of the piezoelectric vibrators of one group and the vibrating arm portions of the piezoelectric vibrators of the other group are alternately arranged. In a method of manufacturing a tuning fork-type piezoelectric vibrator by forming a vibrator and then dividing it into individual piezoelectric vibrators,
Wet etching is applied to the piezoelectric substrate, so that the vibrating arms of one group of piezoelectric vibrators are integrated with the vibrating arms of the other groups of piezoelectric vibrators sandwiching the piezoelectric vibrator, respectively. Forming the outer shape of the piezoelectric vibrating piece of
Then, a step of cutting between the vibrating arm portion of one group and the vibrating arm portion of the other group by a cutting means,
Forming a piezoelectric vibrator by forming an electrode pattern on each piezoelectric vibrating piece,
A margin by a cutting means is included between the vibrating arm portion of the piezoelectric vibrator of one group and the vibrating arm portion of the piezoelectric vibrator of another group sandwiching the piezoelectric vibrator. .
これらの製造方法において、前記基部と圧電振動子が形成されていない基板領域との間を切断手段により切断する工程をさらに含み、その基部と圧電振動子が形成されていない基板領域との間にも取りしろが含まれていてもよく、例えば切断手段は、切断刃、レーザービーム及びサンドブラストから選択される。 In these manufacturing methods, the method further includes a step of cutting between the base portion and the substrate region where the piezoelectric vibrator is not formed by a cutting means, and between the base portion and the substrate region where the piezoelectric vibrator is not formed. For example, the cutting means is selected from a cutting blade, a laser beam, and sand blasting.
本発明の圧電振動子は既述の方法で製造されたことを特徴とし、例えば圧電振動子の一例は水晶振動子であり、前記圧電基板は水晶からなる。本発明の電子部品は、前記圧電振動子を含むことを特徴とする。 The piezoelectric vibrator of the present invention is manufactured by the above-described method. For example, an example of the piezoelectric vibrator is a quartz vibrator, and the piezoelectric substrate is made of quartz. The electronic component of the present invention includes the piezoelectric vibrator.
本発明の圧電振動子の製造方法によれば、圧電基板に対してウエットエッチングを行うことで並列に配列されるように多数の圧電振動子を形成するにあたり、互いに対向する振動腕部の先端同士が一体化され、その振動腕部の間には切断手段による取りしろが含まれるように音叉型の圧電振動片の外形を形成し、互いに対向する振動腕部の間を切断手段により切断している。背景技術の欄で説明したようにエッチングを行う際にはそのエッチングの横方向への広がりを考慮する必要があるため、エッチングにより対向する圧電振動片の振動腕部と振動腕部との間を切り取る場合は、振動腕部間の間隔を小さくすることに一定の限界があるが、本発明において例えば前記切断手段として切断刃やレーザーを用いることで、その間隔を小さくすることができる。従って圧電基板において圧電振動子を形成するための領域の大きさを小さくすることができる。その結果として、前記領域を1枚の圧電基板に設定するにあたり、当該領域のレイアウトや設定できる数の自由度が増すため、その圧電基板における圧電振動子の生産数の向上を図ることができ、圧電振動子の生産効率の向上を図ることができる。 According to the piezoelectric vibrator manufacturing method of the present invention, when forming a large number of piezoelectric vibrators so as to be arranged in parallel by performing wet etching on the piezoelectric substrate, the tips of the vibrating arm portions facing each other are formed. The outer shape of the tuning-fork type piezoelectric vibrating piece is formed so that a margin by the cutting means is included between the vibrating arm portions, and the vibrating arm portions facing each other are cut by the cutting means. Yes. As described in the background art section, when etching is performed, it is necessary to consider the lateral spread of the etching. Therefore, the gap between the vibrating arm portion and the vibrating arm portion of the piezoelectric vibrating piece facing each other by the etching is required. In the case of cutting, there is a certain limit to reducing the interval between the vibrating arm portions. In the present invention, for example, by using a cutting blade or a laser as the cutting means, the interval can be reduced. Therefore, the size of the region for forming the piezoelectric vibrator in the piezoelectric substrate can be reduced. As a result, when setting the area on a single piezoelectric substrate, the layout of the area and the number of degrees of freedom that can be set increase, so the number of piezoelectric vibrators produced on the piezoelectric substrate can be improved, The production efficiency of the piezoelectric vibrator can be improved.
他の発明の圧電振動子の製造方法によれば、圧電基板に対してウエットエッチングを行い並列に配列された多数の圧電振動子を形成するにあたり、互いに並列に隣接する圧電振動片の基部同士が一体化され、互いに並列に隣接する基部の間には切断手段による取りしろが含まれるように音叉型の圧電振動片の外形を形成し、互いに並列に隣接する基部の間を切断手段により切断している。その基部間を例えば切断手段として切断刃やレーザーを用いてカットすることで、基部間をエッチングするよりもその基部間の間隔を短くすることができる。従って1枚の圧電基板に形成できる圧電振動子の数を増やすことができる。その結果として1枚の圧電基板における圧電振動子の生産数の向上を図ることができ、圧電振動子の生産効率の向上を図ることができる。 According to the piezoelectric vibrator manufacturing method of another invention, when forming a large number of piezoelectric vibrators arranged in parallel by performing wet etching on the piezoelectric substrate, the base portions of the piezoelectric vibrator pieces adjacent to each other in parallel are The outer shape of the tuning-fork type piezoelectric vibrating piece is formed so that a margin by the cutting means is included between the bases that are integrated and adjacent to each other in parallel, and the bases that are adjacent to each other in parallel are cut by the cutting means. ing. By cutting the space between the base portions using, for example, a cutting blade or a laser as a cutting means, the distance between the base portions can be made shorter than etching between the base portions. Therefore, the number of piezoelectric vibrators that can be formed on one piezoelectric substrate can be increased. As a result, the number of piezoelectric vibrators produced on one piezoelectric substrate can be improved, and the production efficiency of the piezoelectric vibrator can be improved.
本発明の実施の形態として圧電振動子である音叉型の水晶振動子の製造方法について説明する。この実施の形態に係る水晶振動子2の構造に関しては、背景技術の項のところで図15を用いて説明した水晶振動子2と同一であるため、同一である部分の説明を省略する。
A method for manufacturing a tuning fork type crystal resonator which is a piezoelectric resonator will be described as an embodiment of the present invention. The structure of the
図1に示すように、この水晶振動子2には、一対をなす一方の電極と他方の電極とが存在する。先ず振動腕部22のうち振動腕部22aに着目すると、振動腕部22aの2つの溝部23,24の内面全体とこれら溝部23,24の間とに一方の励振電極31が形成されている。即ち、溝部23,24の間に相当するいわば橋部に形成された励振電極31により、振動腕部22aの各溝部23,24内の励振電極31同士が互に接続されている。そしてこの振動腕部22aの両側面25,25と、主面26,26(表側及び裏側)における先端側の第2の溝部23よりも上方部位と、には他方の励振電極41が形成されている。
As shown in FIG. 1, the
更にまた振動腕部22aにおける先端部には、その重量を調整することにより発振周波数を調整するための金属膜である調整用錘40が設けられている。この調整用錘40は励振電極41の一部をなすものであるが、その他の部位の電極とは例えば膜厚や電極材料を変えている。なお、図1において励振電極31,41は図面を見易くするために斜線と黒の点在領域とを使い分けて表している。従って、図1の斜線は水晶片20の断面を示すものではない。
Furthermore, an
また振動腕部22bに着目すると、振動腕部22bの2つの溝部23,24の内面全体と、これら溝部23,24の各々の間と、に他方の励振電極41が形成されている。そしてこの振動腕部22bの両側面21,21と、主面22,22(表側及び裏側)における先端側の第2の溝部23よりも上方部位と、には一方の励振電極31が形成されている。
When attention is paid to the vibrating
なお、振動腕部22aにおける先端部においても、同様にその重量を調整することにより発振周波数を調整するための調整用錘30が設けられている。また振動腕部22a,22bに設けられた電極の配置は、励振電極31,41が互に逆の関係であることを除くと互に同一である。そしてこれら一方の励振電極31同士が電気的に接続されるように基部21の表面に引き出し電極32からなる電極パターンが形成されていると共に、他方の励振電極41同士が接続されるように基部21の表面に引き出し電極42からなる電極パターンが形成されている。
Note that an
次に、図1に示す水晶振動子2の製造方法について説明する。図2は、この水晶振動子2が形成される水晶からなる圧電基板であるウエハWであり、例えば図中鎖線で示すように水晶振動子2(水晶片20)の形成領域101〜105が設定される。
Next, a manufacturing method of the
図3に示した形成領域101を参照してこの製造方法の概略を説明すると、この製造方法は、図中点線で示すように水晶振動子2を構成する水晶片20が前後方向(図中Y方向)で互いにその振動腕部22が向かい合い、横方向(図中X方向)に多数連なるようにウエットエッチングにより水晶片20の外形領域を形成するものである。そしてこのウエットエッチングにより、その横方向に連なる水晶片20(水晶振動子2)の基部21間、前後に対向する水晶片20の振動腕部22間及び基部21の底部と形成領域101の縁部との間に、後にダイシングを行うブレードの幅に対応する取りしろとなるマージンが夫々残り、それらのマージンを介して互いに連結されるようにマスクが形成されている。その後、水晶片20に電極を形成して水晶振動子2を形成し、前記ブレードによりマージンを削り、水晶振動子2を互いに切り離すものである。以降、形成領域101に水晶振動子2が形成される様子について説明するが他の形成領域102〜105からもこの形成領域101と同様に水晶振動子2が製造されるものとする。
The outline of this manufacturing method will be described with reference to the
形成領域101において、水晶振動子2の振動腕部22が形成される部位である、図中矢印A−Aに沿った断面が変化する様子を図4〜図6を参照しながら説明する。既述の水晶ウエハWを研磨加工して洗浄した後に、スパッタ法で金属膜51を形成する(図4(a))。この金属膜51は例えばクロム(Cr)の下地膜に金(Au)を積層したものが用いられる。
The manner in which the cross section along the arrow AA in the figure, which is the part where the vibrating
続いてこのような金属膜51の上にフォトレジストを例えばスプレー法で塗布した後(図4(b))、このフォトレジストを水晶片20の形状、即ち音叉形状のパターンとなるように露光及び現像し、音叉形状のレジスト膜52を形成する(図4(c))。
Subsequently, after applying a photoresist on such a
そしてこの後、前記レジスト膜52をマスクにして水晶ウエハWをヨウ化カリウム(KI)溶液中に浸漬してウエットエッチングを行って、レジスト膜52に覆われていない金属膜51の部分を除去し、水晶からなる表面を露出させ、形成領域101の表裏に同一の形状を有する、水晶片20の外形形成用のマスクパターン50を形成する。前記マスクパターン50の形成後水晶ウエハWに残っているレジスト膜を全て剥離する(図4(d))。図7はこのレジスト膜剥離後の形成領域101の表面を示したものである。図中の斜線は図1と同様に図を見やすくするために金属膜51が形成されている箇所に付したものであり、断面を示すものではない。
Thereafter, the quartz wafer W is immersed in a potassium iodide (KI) solution using the resist film 52 as a mask and wet etching is performed to remove a portion of the
そして前記金属膜51をマスクにして水晶ウエハWをエッチング液であるフッ酸中に浸漬してウエットエッチングを行って、圧電基板である水晶ウエハWに多数の水晶片20の外形が形成される(図4(e))。
Then, using the
次に水晶ウエハWの全面にフォトレジストを例えばスプレー法で塗布し、レジスト膜53を形成する(図5(a))。次いで図1に示す溝部23,24に相当する部分のレジスト膜53を剥離する(図5(b))。また、図5(b)に示す工程において、振動腕部の溝部に相当する部分のレジスト膜53を剥離すると共に、前工程で形成された水晶片20の外形より内側にレジスト膜53が残るように、それ以外のレジスト膜53を剥離するようにしてもよい。続いて前記レジスト膜53をマスクとして水晶ウエハWをKI溶液中に浸漬してウエットエッチングを行って、レジスト膜53が剥離した箇所の金属膜51を除去し、その後水晶ウエハWに残っているレジスト膜53を全て剥離する(図5(c))。
Next, a photoresist is applied to the entire surface of the quartz wafer W by, for example, a spray method to form a resist film 53 (FIG. 5A). Next, the resist film 53 corresponding to the
しかる後、前記金属膜51をマスクにして水晶ウエハWをエッチング液であるフッ酸中に浸漬してウエットエッチングを行って、水晶片20の両主面に溝部23,24を形成する(図5(d))。また、前工程で形成された水晶片20の外形より内側にレジスト膜53が残るようにした場合には、水晶片20の縁部には例えば1段あるいは複数段の段部が形成される。その後、水晶ウエハWに残っている金属膜51を除去する(図5(e))。
Thereafter, using the
図8は、このように金属膜51が除去されたときの形成領域101の状態を示したものである。この形成領域101においてエッチングされた領域を明確にするために、その表裏が貫通している部位には点々を付して示している。
FIG. 8 shows the state of the
既述のように横方向(X方向)に連なった水晶片20の基部21は、図中M1で示すように、後にダイシングの際にブレードにより切り取られる切断用のマージンを挟んで互いに連結され、また形成領域101の左右両端の水晶片20の基部21は、夫々前記切断用マージンM2を挟んで形成領域101の縁部に連結している(図では左端の水晶片20のみ示している)。
As described above, the
また前後方向(Y方向)の水晶片20の振動腕部22の先端と先端とは、切断用マージンM3を挟んで連結し、さらに各水晶片20の基部21の下部は形成領域101の縁部に切断用マージンM4を挟んで連結しており、各水晶片20はマージンM2,M4により形成領域101に支持されている。図中N1〜N4で示す各マージンM1〜M4の大きさは、ダイシングの精度や前記ブレードの幅に対応するように設けられるが、例えば各々50μm〜150μmである。なお、この状態では振動腕部22と振動腕部22とが互いに接続され、さらに基部21の側部と基部21の側部とが互いに接続されているため、背景技術の欄で説明したように従来の製造方法で支持部を介して水晶振動子形成領域の周縁部のみに支持される場合に比べて各水晶片20の耐久性が高く、破損が抑えられる。
Further, the tip and tip of the vibrating
図6に戻って、次に、電極パターンを作成する工程について説明する。先ず、水晶辺20の両面にスパッタ法で電極となる金属膜61を形成する(図4(a))。この金属膜61は例えばクロム(Cr)の下地膜に金(Au)を積層したものが用いられる。
Returning to FIG. 6, the process of creating an electrode pattern will be described next. First, a metal film 61 to be an electrode is formed on both sides of the
続いてこのような金属膜61の上にフォトレジストをスプレー法で塗布する(図6(b))。そしてフォトリソグラフィーにより電極パターンとなるレジスト膜62以外のレジスト膜62を剥離する(図6(c))。しかる後、レジスト膜62が剥離された箇所の金属膜61をエッチングして電極パターンを形成する(図6(d))。その後、水晶片20に残っているレジスト膜62を全て剥離する(図6(e))。
Subsequently, a photoresist is applied on such a metal film 61 by a spray method (FIG. 6B). Then, the resist film 62 other than the resist film 62 to be an electrode pattern is removed by photolithography (FIG. 6C). Thereafter, the metal film 61 where the resist film 62 has been peeled is etched to form an electrode pattern (FIG. 6D). Thereafter, all the resist film 62 remaining on the
また図1に示すように振動腕部22a,22bにおける先端部に設けられた金属膜である調整用錘30,40を形成する場合には、図5(d)に示す水晶片20の両主面に溝部23,24を形成する工程の後、水晶ウエハWの表面にフォトレジストを例えばスプレー法で塗布し、レジスト膜を形成する。そしてフォトリソグラフィーにより図1に示す振動腕部22a,22bの先端部分のみレジスト膜を残し、その他の部分はレジスト膜を全て剥離する。次に水晶ウエハWをKI溶液中に浸漬してウエットエッチングを行って、レジスト膜が剥離した箇所の金属膜51を除去し、その後振動腕部22a,22bの先端部分に残っているレジスト膜を剥離する。しかる後、上述した図6(a)〜図6(e)に示す電極パターンを作成する工程が行われる。このように水晶片20の両主面に溝部23,24を形成するためのマスクとして使用される金属膜51を振動腕部22a,22bの先端部分にのみ残し、その後、電極膜パターンを形成することで、先端の調整用電極膜が厚くなるので、発振周波数の調整幅が大きくなる。
Further, when the
図9は、既述のように励振電極31,41、引き出し電極32,42及び調整用錘30,40が形成された状態の水晶振動子2の形成領域101を示したものである。ただし図が煩雑になることを避けるためにこの図9及びこれ以降の図において各電極膜パターンは簡略化して示している。
FIG. 9 shows the
続いて水晶振動子2を切り出す工程について説明する。先ず水晶ウエハWを、ダイシングを行うための載置面71を備えた作業台に載置する。この載置面71は、例えば形成領域101の水晶振動子2に接するか、あるいはその水晶振動子2に近接する位置に設けられ、切り出された各水晶振動子2が、その載置面71に、その表裏の方向及び配列が保たれた状態で各々所定の位置に載置される。
Next, a process for cutting out the
先ず図10に示すように作業台の載置面71に対してダイシング用ブレード72を横方向に移動させてマージンM3を切削し、前後方向に対向する水晶振動子2の振動腕部22と振動腕部22とを切り離す。続けて互いに切り離されることにより振動することができるようになった各水晶振動子2の振動腕部22に対して、例えば図示しないプローブを用いて正常に振動できるかどうかをテストする振動試験を行う。
First, as shown in FIG. 10, the
例えば前記プローブを含めてこの試験を行うための各機構を制御するコンピュータを含む制御部は、領域101の各水晶振動子2にアドレスを振り分け、各水晶振動子2の振動試験の結果について異常があるか否かを判定し、それらの判定結果と水晶振動子2のアドレスとを対応させて記憶する。
For example, a control unit including a computer that controls each mechanism for performing this test including the probe allocates an address to each
続いて図11に示すように作業台の載置面71に対してブレード72を縦方向に移動させ、例えばブレード72が一定距離を移動したら、載置面71に対してブレード72を横方向に間欠送りにすることによって、マージンM1及びマージンM2を切削し、横方向に配列された水晶振動子2の基部21と基部21とを切り離すと共に水晶振動子形成領域101の左右の水晶振動子2の基部21を形成領域101の左右の縁部から切り離す。
Subsequently, as shown in FIG. 11, the
その後、図12に示すように、ブレード72を載置面71に対して横方向に移動させてマージンM4を切削して、形成領域101の前後方向の縁部から基部21を切り離すことで、水晶振動子2をウエハWから分離させる。
After that, as shown in FIG. 12, the
水晶振動子2をウエハWから分離した後、前記制御部は、載置面71において振動試験の結果、異常なしと判定した水晶振動子2が載置されるポイントに水晶振動子2を保持するアーム73を移動させる。アーム73は、電極を損傷させるのを防ぐため、図13(a)に示すように電極が形成されていない基部21の側壁を挟んで持ち上げる。
After separating the
水晶振動子2を載置面71から搬送するにあたっては、水晶振動子2を吸引する吸引口を備えたノズルなどを用いて水晶振動子2を吸引することにより行ってもよいが、電極の損傷を防ぐ観点からこのようなアームによる搬送を行うことが好ましい。また、水晶振動子2の側壁は既述のようにダイシングにより形成されるため、エッチングにより形成される場合に比べて水晶の異方性の影響が抑えられ、従って高い平坦性及び高い垂直性を持って形成されている。そのためアーム73は、安定した状態で水晶振動子2を保持し、搬送することができる。
When the
アーム73により搬送された水晶振動子2は、それを含む電子部品であるパッケージ8を製造するために、図13(b)に示すようにそのパッケージ8を構成する、上面が開口した例えばセラミック製のケース体8a内に載置される。載置された水晶振動子2は後述するケース体8a内の導電性接着剤を介してケース体8aに固着される。このようにアーム73は、振動試験の判定結果に基づき、載置面71から順次、水晶振動子2を持ち上げ、ケース体8a内に載置する。
In order to manufacture the
図14は、前記ケース体8a及び水晶振動子2から形成されたパッケージ8の構成を示したものである。パッケージ8は、SMD(Surface Mounted Device)構造のセラミックスからなり、前記ケース体8aと、例えば金属製の蓋体8bとから構成される。前記ケース体8aと蓋体8bとは、例えば溶接材からなるシール材8cを介してシーム溶接され、その内部は真空状態となっている。上述した音叉型の水晶振動子2は、このパッケージ8内の台座81部分に基部21の引き出し電極32,42が導電性接着剤8dを介して固定され、振動腕部22a,2bがパッケージ7内部の空間に伸び出した横向きの姿勢で台座81に固定される。
FIG. 14 shows the configuration of the
また前記台座81の表面には、導電路82,83(83は紙面奥側の導電路である)が配線されており、基部21の引き出し電極32,42が導電性接着剤8dを介して前記導電路82,83に接続される。また前記導電路82,83は、ケース体8aの外部底面の長手方向に対向するように設けられた電極84,85に夫々接続されており、この結果、電極84,85、導電路82,83及び導電性接着剤8dを通って基部21の引き出し電極32,42に電流が印加されることで、前記水晶振動子2が振動するようになっている。こうしてパッケージ型水晶振動子が構成され、この水晶振動子は、発振回路の回路部品が搭載されている図示しない配線基板に搭載される。
このように形成されたパッケージ型水晶振動子のいくつかについては、例えば落下試験を行う試験機構に搬送され、そこで落下特性についてテストされる。なお前記制御部は、前記振動試験の結果、異常ありと判定した水晶振動子2についてはこのような試験機構及びケース体8aへの搬送を行わず、当該水晶振動子2は載置面71上に滞留される。
Some of the package type crystal resonators thus formed are transported to, for example, a test mechanism for performing a drop test, where they are tested for drop characteristics. The control unit does not transfer the
上述の実施形態によれば、ウエハWの各形成領域101〜105において並列に配列されるように多数の水晶振動子2を製造するにあたり、各水晶振動子2は、横方向に2列に配列され、列間でその振動腕部22の先端と先端とがマージンM3を挟んで対向し、且つ各列において隣り合う水晶振動子2の基部21の側部が、マージンM1を挟んで接続されるように、ウエットエッチングによってその外形形成が行われる。そしてエッチング後、電極が形成された後にマージンM1,M3を、その幅に対応するブレード72により除去し、各水晶振動子2を互いに切り離している。そしてマージンM1,M3の幅は、ウエットエッチングを行うために必要な間隔よりも小さい。従って背景技術の欄に示した従来の方法のように水晶振動子2の外形を形成する際に振動腕部22間及び基部21間に夫々エッチングに必要な間隔を設定する場合に比べて、各形成領域101〜105の前後の長さ(図中Y方向の長さ)を小さくとることができるため、各形成領域のレイアウトの自由度が高くなると共に1枚のウエハWにおける形成領域の形成数の増加を図ることができる。また各形成領域101〜105において形成できる水晶振動子2の数を増やすことができる。従って水晶振動子2の生産効率の向上を図ることができる。
According to the above-described embodiment, when manufacturing a large number of
また上記実施形態によれば水晶振動子2の外形を形成するときに各水晶振動子2の基部21と形成領域101〜105の周縁を接続し、支持しているマージンM2及びマージンM4もブレード72の大きさに合わせて形成し、前記外形形成後にこれらのマージンM2,M4を当該ブレード72により除去して、ウエハWから水晶振動子2の切り離しを行っている。従って、各形成領域101〜105の前後の長さをより小さくすることができ、また基部21の側部と各形成領域101〜105の縁部との距離を小さく取ることができる。従って各領域101〜105における水晶振動子2の形成数の増加を図ることができる。
Further, according to the above embodiment, when forming the outer shape of the
また本実施形態では、水晶振動子2の基部21のウエハWからの切り離しをダイシングにより行っているため、基部21を形成領域の周縁に支持するマージンM4から折り取るような場合に比べて水晶振動子2の表裏が反転することを抑えることができる。既述のように水晶はエッチングの際にその異方性によって、その側壁が高い垂直性を持って形成されない場合があり、それによって同じ水晶振動子2でも表側から受ける衝撃の耐性と、裏側から受ける衝撃の耐性とが異なる場合がある。従って既述の落下試験を行う際に、水晶振動子2の表裏が反転するためにその精度が低下することを抑えることができる。
In this embodiment, since the
なおブレード72のような切断具による切断を行う代わりにレーザーや研磨材をウエハWに吹き付けるサンドブラストや、高圧流体を供給することなどにより切断を行ってもよい。レーザーによる切断を行う場合は、例えばマージンM1〜M4はレーザーのビームのウエハWへの照射スポットの径に合わせて形成される。
Instead of cutting with a cutting tool such as the
上記実施形態において、水晶振動子2の形成領域101にマスクを形成してウエットエッチングを行うことにより水晶片20の外形を形成するにあたり、それら水晶片20の外形は、図15に示すように形成してもよい。この図に示すように水晶片20は、水晶振動子形成領域101の横方向に2列に配列されており、各列の水晶片20は互いに前後方向を向いている。そして一の列の水晶片20の2本の振動腕部22は他の列の振動腕部22に左右から挟まれており、各列の水晶片20が交互に並び、列間の振動腕部22,22は、取りしろとなる切断用マージンM5を介して連結されている。この場合、前記エッチング後、例えばレーザーあるいはサンドブラストによりマージンM5を切削した後、既述の実施形態と同様に水晶片20に励振電極31,41、引き出し電極32,42及び調整用錘30,40を形成して水晶振動子2を形成する。然る後、水晶片20の基部21と形成領域101の縁部とを接続するマージンM2,M4を既述の実施形態と同様に切削して、水晶振動子2をウエハWから切り離す。図中N5で示す各マージンM5の大きさは、前記レーザービームの照射スポットの径やサンドブラストの精度に対応するように設けられる。このような実施形態においてもウエハWから形成される水晶振動子2の数の増加を図ることができる。
In the above embodiment, when forming the external shape of the
W 水晶ウエハ
M1〜M5 マージン
2 水晶振動子
20 水晶片
21 基部
22a,22b 振動腕部
8 パッケージ
31,41 励振電極
32,42 引き出し電極
72 ブレード
101〜105 水晶振動子形成領域
W Crystal wafers M1 to
Claims (8)
圧電基板に対してウエットエッチングを行い、互いに対向する振動腕部の先端同士が一体化されるように音叉型の圧電振動片の外形を形成する工程と、
次いで各圧電振動片に電極パターンを形成することにより圧電振動子を形成する工程と、
その後、互いに対向する振動腕部の間を切断手段により切断する工程と、を含み、
互いに対向する振動腕部の間には、切断手段による取りしろが含まれていることを特徴とする圧電振動子の製造方法。 A large number of tuning fork type piezoelectric vibrators are arranged in parallel so that the respective vibrating arm portions extending from the base portion are in parallel, and two groups of these piezoelectric vibrators make the vibrating arm portions face each other. In a method of manufacturing a tuning fork type piezoelectric vibrator by forming a large number of tuning fork type piezoelectric vibrators on one piezoelectric substrate and then dividing the piezoelectric vibrator into individual piezoelectric vibrators,
Performing wet etching on the piezoelectric substrate and forming the outer shape of the tuning-fork type piezoelectric vibrating piece so that the tips of the vibrating arm portions facing each other are integrated;
Next, forming a piezoelectric vibrator by forming an electrode pattern on each piezoelectric vibrating piece;
Thereafter, a step of cutting between the vibrating arm portions facing each other by a cutting means,
A method for manufacturing a piezoelectric vibrator characterized in that an allowance by a cutting means is included between the vibrating arm portions facing each other.
圧電基板に対してウエットエッチングを行い、互いに並列に隣接する圧電振動片の基部同士が一体化されるように音叉型の圧電振動片の外形を形成する工程と、
次いで各圧電振動片に電極パターンを形成することにより圧電振動子を形成する工程と、
その後、互いに並列に隣接する基部の間を切断手段により切断する工程と、を含み、
互いに並列に隣接する基部の間には、切断手段による取りしろが含まれていることを特徴とする圧電振動子の製造方法。 A large number of tuning fork type piezoelectric vibrators are arranged in parallel so that the respective vibrating arm portions extending from the base portion are in parallel, and two groups of these piezoelectric vibrators make the vibrating arm portions face each other. In a method of manufacturing a tuning fork type piezoelectric vibrator by forming a large number of tuning fork type piezoelectric vibrators on one piezoelectric substrate and then dividing the piezoelectric vibrator into individual piezoelectric vibrators,
Performing wet etching on the piezoelectric substrate and forming the outer shape of the tuning-fork type piezoelectric vibrating piece so that the bases of the piezoelectric vibrating pieces adjacent in parallel to each other are integrated;
Next, forming a piezoelectric vibrator by forming an electrode pattern on each piezoelectric vibrating piece;
And then cutting between the bases adjacent to each other in parallel by a cutting means,
A method for manufacturing a piezoelectric vibrator, wherein a margin by a cutting means is included between bases adjacent to each other in parallel.
圧電基板に対してウエットエッチングを行い、一の群の圧電振動子の振動腕部が、その圧電振動子を挟む他の群の圧電振動子の振動腕部と夫々一体化されるように音叉型の圧電振動片の外形を形成する工程と、
その後、一の群の振動腕部と他の群の振動腕部との間を切断手段により切断する工程と、
各圧電振動片に電極パターンを形成することにより圧電振動子を形成する工程と、を含み、
一の群の圧電振動子の振動腕部と、その圧電振動子を挟む他の群の圧電振動子の振動腕部との間には切断手段による取りしろが含まれていることを特徴とする圧電振動子の製造方法。 A large number of tuning-fork type piezoelectric vibrators are arranged in parallel so that the vibrating arms extending from the base are in parallel, and two groups of these piezoelectric vibrators face each other, and each piezoelectric member of one group A large number of tuning fork-type piezoelectric vibrators are formed on one piezoelectric substrate so that the vibrating arm parts of the vibrators and the vibrating arm parts of the other groups of piezoelectric vibrators are alternately arranged, and then individual piezoelectric vibrations are formed. In a method of manufacturing a tuning fork-type piezoelectric vibrator by dividing the child,
Wet etching is applied to the piezoelectric substrate, so that the vibrating arms of one group of piezoelectric vibrators are integrated with the vibrating arms of the other groups of piezoelectric vibrators sandwiching the piezoelectric vibrator, respectively. Forming the outer shape of the piezoelectric vibrating piece of
Then, a step of cutting between the vibrating arm portion of one group and the vibrating arm portion of the other group by a cutting means,
Forming a piezoelectric vibrator by forming an electrode pattern on each piezoelectric vibrating piece,
A margin by a cutting means is included between the vibrating arm portion of the piezoelectric vibrator of one group and the vibrating arm portion of the piezoelectric vibrator of another group sandwiching the piezoelectric vibrator. A method of manufacturing a piezoelectric vibrator.
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JP2010226573A (en) * | 2009-03-25 | 2010-10-07 | Nec Tokin Corp | Piezoelectric tuning-fork vibrator and method of manufacturing the same |
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