JP2009200568A - 圧電振動片の製造方法、圧電振動片、圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ウエハSから複数の圧電振動片を製造する方法であって、ウエハの両面に金属膜Mをそれぞれ成膜する成膜工程と、金属膜を、ウエハの外周端から一定距離Hだけ内側に入った領域を全周に亘って除去したうえで、複数の圧電振動片の外形形状にパターニングするパターニング工程と、パターニングされた金属膜をマスクとしてウエハをウェットエッチング加工により選択的に除去して、一定距離分だけサイズが小さくなったウエハに複数の圧電振動片の外形を形成する外形形成工程と、金属膜を除去する除去工程と、を備えている圧電振動片の製造方法を提供する。
【選択図】 図11
Description
続いて、ウエハSを裏返しにした後、図24に示すように、ウエハSの他方の面S2にも同様に金属膜Mを成膜する。なお、図24では、ウエハSの向きを図23と同じ状態に図示している。ところで、このときもやはりウエハSの側面にも金属膜Mが成膜されてしまうものであった。よって、ウエハSの側面には、金属膜Mが積層された状態となってしまっている。
続いて、図28に示すように、パターニングしたフォトレジスト膜Fをマスクとして金属膜Mをエッチング加工し、マスクされていない部分を選択的に除去する。これにより、金属膜Mを圧電振動片200の外形形状にパターニングすることができる。その後、図29に示すように、フォトレジスト膜Fを除去する。
その後、外形を形成した複数の圧電振動片200に対して電極膜を形成した後、ウエハSから切り離す切断を行うことで、1枚のウエハSから一度に複数の圧電振動片200を製造することができる。
ウエハSに金属膜Mを成膜する際、ウエハSのいずれの面(一方の面S1或いは他方の面S2)の場合であっても、上述したようにウエハSの側面に回り込みにより金属膜Mが成膜されてしまう。ところが、このときに、金属膜Mの一部が側面だけに留まらず反対側の面にも回り込んでしまうものであった。つまり、ウエハSの一方の面S1に金属膜Mを成膜する際、図23に示すように、金属膜Mの一部が他方の面S2側に回り込んでしまう。また同様に、ウエハSの他方の面S2に金属膜Mに成膜する場合にも、図24に示すように、金属膜Mの一部がやはりウエハSの一方の面S1側に回り込んでしまっていた。
本発明に係る圧電振動片の製造方法は、ウエハから複数の圧電振動片を製造する方法であって、前記ウエハの両面に金属膜をそれぞれ成膜する成膜工程と、前記金属膜を、前記ウエハの外周端から一定距離だけ内側に入った領域を全周に亘って除去したうえで、複数の前記圧電振動片の外形形状にパターニングするパターニング工程と、パターニングされた前記金属膜をマスクとして前記ウエハをウェットエッチング加工により選択的に除去して、前記一定距離分だけサイズが小さくなったウエハに複数の前記圧電振動片の外形を形成する外形形成工程と、前記金属膜を除去する除去工程と、を備えていることを特徴とする。
そのため、ウエハは、外周端から一定距離だけ内側に入った領域が全周に亘って露出した状態となる。
しかも、ウエハを除去する領域を外周端から0.5mm以内に抑えることができるので、ウエハのサイズ減少を最少限に抑えることができる。従って、ウエハを無駄なく使用でき、圧電振動片の取り個数を極力多く確保することができる。
また、本発明に係る電子機器は、上記本発明の圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴とする。
また、本発明に係る電波時計は、上記本発明の圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されていることを特徴とする。
また、本発明に係る圧電振動子、発振器、電子機器及び電波時計によれば、上述した圧電振動片を有しているので、同様に低コスト化及び高品質化を図ることができる。
本実施形態の圧電振動片1は、図1及び図2に示すように、平行に配置された一対の振動腕部2、3と、一対の振動腕部2、3の基端側を一体的に固定する基部4と、一対の振動腕部2、3の外表面上に形成され、一対の振動腕部2、3を振動させる第1の励振電極5と第2の励振電極6とからなる励振電極7と、両励振電極5、6にそれぞれ電気的に接続されたマウント電極8、9とを備えている。
なお、上述した励振電極7、引き出し電極10、11及びマウント電極8、9は、例えば、クロム(Cr)と金(Au)との積層膜であり、水晶と密着性の良いクロム膜を下地として成膜した後に、表面に金の薄膜を施したものである。但し、この場合に限られず、例えば、クロムとニクロム(NiCr)の積層膜の表面にさらに金の薄膜を積層しても構わないし、クロム、ニッケル、アルミニウム(Al)やチタン(Ti)等の単層膜でも構わない。
本実施形態の製造方法は、成膜工程と、パターニング工程と、外形形成工程と、除去工程と、を順番に行って、1枚のウエハSから一度に複数の圧電振動片1を製造する方法である。これら各工程について、以下に詳細に説明する。
次いで、ウエハSの両面にエッチング加工時にマスクとなる金属膜Mをそれぞれ成膜する成膜工程を行う(S2)。なお、本実施形態では、クロム(Cr)と金(Au)とを積層したものを金属膜Mとして用いる場合を例に挙げて説明する。但し、金属膜Mの種類は、このような組み合わせに限られるものではなく、自由に設定して構わない。また、単層膜でも構わない。
まず、ウエハSを図示しない治具にセットした後、図7に示すように、先に一方の面S1に金属膜Mを蒸着等により成膜する。この際、従来と同様に、金属膜Mの一部は、ウエハSの側面及び他方の面S2側にも回り込んでしまう。続いて、ウエハSを裏返しにして再度治具にセットした後、図8に示すように、同様に他方の面S2に金属膜Mを蒸着等により成膜する。このときも同様に、金属膜Mの一部は、ウエハSの側面及び一方の面S1側にも回り込んでしまう。なお、図8では、ウエハSの向きを図7と同じ状態に図示している。
このように、2回の成膜を行うことで、ウエハSの両面に金属膜Mを成膜することができる。この時点で、成膜工程が終了する。特に、図8に示すように、ウエハSの外周端付近では、上述した回り込みの影響を受けて金属膜Mが何層にも複雑に重なり合った状態となっている。
まず、図9に示すように、全体にフォトレジスト膜Fを塗布して、ウエハSの両面に成膜した金属膜M上をフォトレジスト膜Fで覆う(S3a)。続いて、このフォトレジスト膜Fを露光及び現像して、図10及び図11に示すように、ウエハSの外周端から一定距離Hだけ内側に入った領域をウエハSの全周に亘って除去したうえで、圧電振動片1の外形形状に沿ってパターニングする(S3b)。なお、図11から図14は、図10に示す断面矢視B−B図である。
この時点で、パターニング工程が終了する。なお、この工程が終了した時点で、ウエハSは、外周端から一定距離Hだけ内側に入った領域が全周に亘って露出した状態となる。
この工程を行った時点で、ウエハSは、図15(a)又は図15(b)に示すように、一定距離H分だけサイズが小さくなる。また、このサイズが小さくなったウエハSに、複数の圧電振動片1の外形、即ち、一対の振動腕部2、3及び基部4の外形を形成することができる。なお、この時点では、複数の圧電振動片1は、図示しない連結部を介してウエハSに連結された状態となっている。
この場合には、ウエハSの両面に成膜した金属膜Mのうち、ウエハSの外周端から少なくとも0.3mm以上内側に入った領域をウエハSの全周に亘って除去するので、ウエハSの側面及び反対側の面に回り込んでしまった密着性の悪い部分を確実に除去することができる。従って、ウェットエッチング加工の際に、ウエハSの表面に荒れが生じてしまうことをより確実になくすことができる。
しかも、ウエハSを除去する領域を外周端から0.5mm以内に抑えることができるので、ウエハSのサイズ減少を最少限に抑えることができる。従って、ウエハSを無駄なく使用でき、圧電振動片1の取り個数を極力多く確保することができる。
本実施形態の圧電振動子20は、図16に示すように、圧電振動片1と、気密端子21と、圧電振動片1を内部に封止した状態で気密端子21に接合されたケース22とを備えている。
この圧電振動子30は、内部に凹部31aが形成されたベース基板31と、該ベース基板31の凹部31a内に収容される圧電振動片1と、圧電振動片1を収容した状態でベース基板31に固定されるリッド基板32と、を備えている。
また、ベース基板31は、蓋となるリッド基板32により、真空中で電子ビーム溶接や真空シーム溶接、或いは、低融点ガラスや共晶金属による接合等の各種手段を用いて真空気密封止されている。これにより、圧電振動片1は、内部に気密封止されている。
本実施形態の発振器100は、図19に示すように、圧電振動子20を、集積回路101に電気的に接続された発振子として構成したものである。この発振器100は、コンデンサ等の電子部品102が実装された基板103を備えている。基板103には、発振器用の上記集積回路101が実装されており、この集積回路101の近傍に、圧電振動子20の圧電振動片1が実装されている。これら電子部品102、集積回路101及び圧電振動子20は、図示しない配線パターンによってそれぞれ電気的に接続されている。なお、各構成部品は、図示しない樹脂によりモールドされている。
また、集積回路101の構成を、例えば、RTC(リアルタイムクロック)モジュール等を要求に応じて選択的に設定することで、時計用単機能発振器等の他、当該機器や外部機器の動作日や時刻を制御したり、時刻やカレンダー等を提供したりする機能を付加することができる。
無線部117は、音声データ等の各種データを、アンテナ125を介して基地局と送受信のやりとりを行う。音声処理部118は、無線部117又は増幅部120から入力された音声信号を符号化及び複号化する。増幅部120は、音声処理部118又は音声入出力部121から入力された信号を、所定のレベルまで増幅する。音声入出力部121は、スピーカやマイクロフォン等からなり、着信音や受話音声を拡声したり、音声を集音したりする。
なお、呼制御メモリ部124は、通信の発着呼制御に係るプログラムを格納する。また、電話番号入力部122は、例えば、0から9の番号キー及びその他のキーを備えており、これら番号キー等を押下することにより、通話先の電話番号等が入力される。
なお、通信部114の機能に係る部分の電源を、選択的に遮断することができる電源遮断部126を備えることで、通信部114の機能をより確実に停止することができる。
本実施形態の電波時計130は、図21に示すように、フィルタ部131に電気的に接続された圧電振動子20を備えたものであり、時計情報を含む標準の電波を受信して、正確な時刻に自動修正して表示する機能を備えた時計である。
日本国内には、福島県(40kHz)と佐賀県(60kHz)とに、標準の電波を送信する送信所(送信局)があり、それぞれ標準電波を送信している。40kHz若しくは60kHzのような長波は、地表を伝播する性質と、電離層と地表とを反射しながら伝播する性質とを併せもつため、伝播範囲が広く、上述した2つの送信所で日本国内を全て網羅している。
アンテナ132は、40kHz若しくは60kHzの長波の標準電波を受信する。長波の標準電波は、タイムコードと呼ばれる時刻情報を、40kHz若しくは60kHzの搬送波にAM変調をかけたものである。受信された長波の標準電波は、アンプ133によって増幅され、複数の圧電振動子20を有するフィルタ部131によって濾波、同調される。本実施形態における圧電振動子20は、上記搬送周波数と同一の40kHz及び60kHzの共振周波数を有する水晶振動子部138、139をそれぞれ備えている。
搬送波は、40kHz若しくは60kHzであるから、水晶振動子部138、139は、上述した音叉型の構造を持つ振動子が好適である。
M…金属膜
S…ウエハ
1…圧電振動片
20、30…圧電振動子
100…発振器
101…集積回路
110…電子機器(携帯情報機器)
113…計時部
130…電波時計
131…フィルタ部
Claims (7)
- ウエハから複数の圧電振動片を製造する方法であって、
前記ウエハの両面に金属膜をそれぞれ成膜する成膜工程と、
前記金属膜を、前記ウエハの外周端から一定距離だけ内側に入った領域を全周に亘って除去したうえで、複数の前記圧電振動片の外形形状にパターニングするパターニング工程と、
パターニングされた前記金属膜をマスクとして前記ウエハをウェットエッチング加工により選択的に除去して、前記一定距離分だけサイズが小さくなったウエハに複数の前記圧電振動片の外形を形成する外形形成工程と、
前記金属膜を除去する除去工程と、を備えていることを特徴とする圧電振動片の製造方法。 - 請求項1に記載の圧電振動片の製造方法において、
前記一定距離は、0.3mm以上、0.5mm以内に収まる距離に設定されていることを特徴とする圧電振動片の製造方法。 - 請求項1又は2に記載の圧電振動片の製造方法により製造されたことを特徴とする圧電振動片。
- 請求項3に記載の圧電振動片を有することを特徴とする圧電振動子。
- 請求項4に記載の圧電振動子が、発振子として集積回路に電気的に接続されていることを特徴とする発振器。
- 請求項4に記載の圧電振動子が、計時部に電気的に接続されていることを特徴とする電子機器。
- 請求項4に記載の圧電振動子が、フィルタ部に電気的に接続されていることを特徴とする電波時計。
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