JP2010028317A - 水晶振動用素子の製造方法、水晶振動子、及び電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】縁部にベベル加工を施した水晶片を簡易に製造できる水晶振動子用素子の製造方法を提供すること。
【解決手段】水晶振動子用素子の製造する際に、ウェハＷにレジスト膜２０を塗布し、露光及び現像を行って、水晶片１のベベル部２を形成するためのレジストマスク２１を形成する工程と、レジストマスク２１を加熱して軟化させ、レジストマスク２１の縁部２２を丸める工程と、サンドブラスト１５による研削加工を、レジストマスク２１が形成されたウェハＷに対して行いレジストマスク２１の縁部２２の断面形状をウェハＷに転写して、水晶片１にベベル部２を形成する工程と、を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、水晶片の縁部にベベル加工を施した水晶振動子用素子を製造する技術に関する。

従来、水晶片にベベル加工を行い、外縁に面取りが施された、所謂ベベル形状を有する水晶片を使用している水晶振動用素子がある。このベベル形状を設ける目的としては、ケースに組み付ける際等に縁部が接触して水晶片が欠ける事を防止する、振動エネルギーを水晶片の中央部に集中させ、クリスタルインピダーンス（ＣＩ）値を低くする、等がある。

この水晶振動子用素子の水晶片の製造方法として、例えば次の３つの方法がある。特許文献１には、ＡＴカットされた水晶基板から矩形ＡＴ板水晶片を複数縦に並べ、夫々を硬度の低い接着剤で接着して上面に対して矩形ＡＴ板水晶片の側面と接着層とが交互に並ぶようなＡＴ板ブロックを形成し、ＡＴ板ブロックの上から砥粒を噴射して、接着層と矩形ＡＴ板水晶片との削られる速度の差を利用してベベル加工を行う水晶振動子の製造方法が記載されている。また特許文献２には、水晶の異方性を利用してエッチングによって水晶片の縁部に面取り部を形成し、面取り部の底部を切断加工して水晶片を個片化する圧電振動素子の製造方法が記載されている。また特許文献３には、砥粒を噴射するブラスト加工により面取り部を形成しエッチングによって面取り部の仕上げを行い、その後ダイシングにより水晶片を個片化して圧電デバイスを形成する圧電デバイスの製造方法が記載されている。

一方複雑なベベル形状を得る場合、特許文献２や特許文献３のベベル加工時にエッチングを行う方法では水晶の異方性によりベベル形状が限定されてしまうため、特許文献１のような砥粒噴射によるベベル加工を行う必要がある。しかしながらこの方法で複雑なベベル形状を得ようとすると、まず水晶振動子用素子を形成して水晶基板から切り離した後に、水晶振動子用素子を回転させるか砥粒の噴射角を傾ける必要があった。またベベル形状を有する水晶片を得るためには、水晶片の縁部にベベル加工を行う工程と、水晶片を個片化する工程との二つの工程を行う必要があった。上記２点の問題により従来の製造方法は作業性が悪かった。

特開平０８−３３０８７６号公報（段落番号００１８〜００２１） 特開２００３−１１０３８８号公報（段落番号００１９、００２０） 特開２００７−１６５５０３号公報（段落番号００３４、００３５）

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、縁部にベベル形状を施した水晶片を簡易に製造できる水晶振動子用素子の製造方法、この水晶振動子用素子を備えた水晶振動子及び電子部品を提供することにある。

本発明の水晶振動子用素子の製造方法では、
水晶基板から形成された水晶片に、電極を形成して水晶振動子用素子を製造する方法において、
水晶基板にレジスト膜を塗布し、露光及び現像を行って、水晶片にベベルを形成するためのレジストマスクを形成する工程と、
前記レジストマスクを加熱して軟化させ、レジストマスクの縁部を丸める工程と、
次いで、ブラスト加工機による研削加工をレジストマスクが形成された水晶基板に対して行い、前記レジストマスクの縁部の断面形状を水晶基板に転写して水晶片にベベル部を形成する工程と、を含むことを特徴としている。

また前記レジストマスクは、水晶片の外形形成を行うマスクとして兼用してもよい。また前記レジストマスクを形成する工程は、水晶基板から水晶片の外形を形成した後に行われてもよい。

また本発明の水晶振動子は、上記の方法により製造した水晶振動子用素子を密閉した容器と、この容器に設けられ、前記電極に電気的に接続される端子部と、を備えたことを特徴としている。また本発明の電子部品は、上記水晶振動子と、この水晶振動子を発振させるための発振回路と、を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、水晶基板に形成したレジストマスクを加熱して軟化させ、レジストマスクの縁部を湾曲させると共に水晶基板に対して研削加工を行って縁部の湾曲形状を水晶片の縁部に転写するようにしている。従って、水晶片やブラスト加工機を傾けることなくレジストマスクを削るように研削加工を行うだけで、縁部にレジストマスクの縁部の形状に近似したベベル形状を有する水晶片を得ることができる。そして水晶基板から水晶片を形成する工程を、ベベル形状の形成と同時にブラスト加工機で行うことも可能となり、工程数を低減することができる。

［第１の実施形態］
本発明の実施の形態に係る水晶振動子用素子の製造方法について図１ないし６を参照して説明する。まず図１（ａ）に示すように、水晶片１を形成する水晶のウェハＷの一面１１、他面１２に夫々レジスト膜２０を成膜する。次に図１（ｂ）に示すようにフォトリグラフィーにより水晶片１の縁部に対応する位置のレジスト膜２０を除去し、レジストマスク２１を形成する。そして図２に示すように、ウェハＷ上には水晶片１を形成する区画１０が複数配設されており、この全ての区画１０に水晶片１を形成するためのレジストマスク２１が形成される。尚図１に示すウェハＷの断面図は、図２に示す矢視Ａ−Ａ断面を示している。

次に図１（ｃ）に示すように、レジストマスク２１を、例えばガラス転移温度程高温ではない１５０℃で加熱して軟化させ、レジストマスク２１の縁部２２を丸める処理を行う。軟化したレジストマスク２１は、表面張力とのバランスが取れた状態になるまで自重により変形し、レジストマスク２１の水晶の露出領域２４に向けて広がる。その結果縁部２２は、丸められた部位が外側に膨らむように湾曲した形状となる。また本実施形態では、縁部２２が露出領域２４の方向に広がるため、形成する水晶片１の縁部の位置と変形後の縁部２２との先端の位置が一致するように、縁部２２の変形量を考慮してレジストマスク２１を形成しており、これにより所望する大きさの水晶片１を形成している。

縁部２２を湾曲させた後、図３に示すようにブラスト加工機の一種であるサンドブラスト１５により、ウェハＷの一面及び他面に対して順次研削加工を行う。このサンドブラスト１５は、砥粒を発射するノズル１６を図示Ｘ軸方向に複数有しており、このサンドブラスト１５の全てのノズル１６から砥粒を発射しつつ、サンドブラスト１５をＺ軸方向に移動させることによってレジストマスク２１が形成されたウェハＷに対して均一に研削加工を行うことができる。そしてウェハＷの一面１１、及び他面１２に対して研削加工を行うことによって、図１（ｄ）に示すように水晶片１の外形形成とベベル加工とを同時に行うことができる。

次に、水晶片１が研削加工される様子について図４により詳述すると、ノズル１６より砥粒を供給すると、レジストマスク２１に覆われていない露出領域２４とレジストマスク２１とが研削されていく。本実施形態ではレジスト膜２０として、サンドブラスト１５による研削速度が水晶の研削速度と比較して概ね１：１となるような材質を使用している。このため湾曲した縁部２２に覆われている水晶部分は、縁部２２のレジストが研削されて露出していき、縁部２２の湾曲形状が転写されながら削られていくことになる（図４（ａ）ないし図４（ｃ））。これにより、ウェハＷの一面側において水晶片１の縁部に相当する部位にベベル加工が施され、ベベル部２が形成される。

その後ウェハＷを反転させて他面１２に対しても同様の研削加工を行うことにより、図１（ｄ）及び図４（ｄ）に示すように、ウェハＷの水晶片１の一面１１及び他面１２の縁部に対応する位置にベベル部２が形成され、その後図１（ｅ）に示すようにサンドブラスト１５により露出領域２４に対応する位置のみに研削加工を行って水晶片１の外形形成を完了させる。これにより縁部にベベル部２が形成された、ベベル形状を有する水晶片１が形成される。尚水晶片１は、接続支持部２５によりウェハＷに接続支持された状態で形成される。

次にウェハＷに接続支持されている状態の水晶片１に対して、図５（ａ）に示すように水晶片１の全面に金属膜３４及びレジスト膜３５を成膜し、図５（ｂ）に示すようにフォトリソグラフィーとＫＩ溶液によるエッチングによって励振電極３０、３１及び引き出し電極３２、３３の形状に対応する金属膜３４のマスクパターンを水晶片１の全面に対して形成する。そして図５（ｃ）に示すように金属膜３４をエッチングして、励振電極３０、３１と、引き出し電極３２、３３を形成し、図５（ｄ）に示すようにレジスト膜３５を除去して水晶振動子用素子を形成する。そしてサンドブラスト１５によって接続支持部２５を切削して水晶振動子用素子を個片化することにより、図６に示す水晶振動子用素子を形成する。

この水晶振動子用素子は、図６（ａ）、６（ｂ）に示すように、水晶片１の一面１１ａに励振電極３０、他面１２ａに励振電極３１が形成され、励振電極３０には引き出し電極３２、励振電極３１には引き出し電極３３が夫々接続されている。この引き出し電極３２、３３は、接続している励振電極３０、３１が形成された一面１１ａ及び他面１２ａから、接続支持部２５が形成されていた側面１４へと伸び、ベベル部２及び側面１４を介して対向する一面１１ａ及び他面１２ａへと延長されている。そのため引き出し電極３２、３３は側面１４で並ぶように形成されることになる。

次に本実施形態の水晶振動子用素子を使用した水晶振動子７０について図７を参照して説明する。図７（ａ）、７（ｂ）に示すように水晶振動子７０は、水晶振動子用素子の引き出し電極３２、３３を外装体（容器）７１内に設けられた一対の電極７２に導電性接着剤７３によって電気的に接続する態様で固着することによって搭載する。そして外装体７１の下部に設けられた外部電極７４と電極７２とは、外装体７１内の配線を介して電気的に接続されており、この外部電極７４を電子機器の電極と接続することによって水晶振動子用素子は電子部品と電気的に接続される。

以上上述した本実施形態によれば、ウェハＷに形成したレジストマスク２１を加熱して軟化させ、縁部２２を外側に向けて膨らんだ湾曲形状に変形し、このウェハＷに対して鉛直方向から均一にサンドブラスト１５による研削加工を行う。これによりレジストマスク２１を削るようにサンドブラスト１５による研削加工を行うだけで水晶片１の縁部に対応する部位に縁部２２の形状が転写されるので、水晶片１やサンドブラスト１５を傾けることなく、縁部に縁部２２の形状に近似するベベル部２が形成された水晶片１を形成することができる。また本実施形態では、最初にサンドブラスト１５によってベベル部２の形成を行うため、露出領域２４の水晶もそれに合わせて削られることになる。そのためベベル部２の形成と同時に水晶片１の外形形成を行うことが可能となり、サンドブラスト１５による研削加工のみによって、縁部にベベル部２が形成された水晶片１を簡易に形成することができ、工程数を低減することができる。

尚本発明はレジストマスクを形成し、このレジストマスクを加熱して軟化させることによって縁部を湾曲させ、ブラスト加工により湾曲した縁部の形状を水晶片に転写し、水晶片やブラスト加工機を傾斜若しくは回転させることなく所望のベベル部を形成するものであることから、ウェハの一面及び他面双方で縁部の形状を変更して、一面及び他面のベベル部の形状を夫々異なるものにすることもできる。またベベル部の形状も必ず湾曲形状にする必要はなく平面形状にしてもよい。このベベル部の形状は縁部の形状に近似することから、縁部の形状を変更することによって自由に変更することができる。またウェハの一面及び他面のベベル部の形成終了と同時に水晶片の外形形成が終了するように、レジスト膜の厚さ、粘度、レジスト膜の材質、加熱条件等を調整して縁部の形状を調整してもよい。また本実施形態では、レジスト膜の研削速度と水晶の研削速度が概ね１：１となるような材質でレジストパターンを形成していたが、本発明の実施の形態としては、レジスト膜の研削速度と水晶の研削速度の比に応じてレジスト膜の厚さを調整することができるので、どのような材質のレジスト膜の使用する場合でも所望のベベル部を形成することができる。

［第２の実施形態］
また本発明の実施の形態としては、次の第２の実施形態に示す形態であってもよい。この実施形態の水晶振動子用素子の製造方法について図８ないし図１０を参照して説明する。尚図８、９に示すウェハＷ１の断面図は、第１の実施形態と同じく図２の矢視Ａ−Ａ断面を示す。まず図８（ａ）に示すように、ウェハＷ１の一面１１、他面１２にＣｒ（クロム）及びＡｕ（金）からなる金属膜４０、及びレジスト膜４１を夫々成膜し、フォトリグラフィーによりレジストマスク４２を形成すると共にＫＩ（ヨウ化カリウム）溶液により金属膜４０をエッチングして水晶片１の外形形成を行うための外形マスクパターン４２をウェハＷ１の上下両面に形成する。そして弗酸溶液にウェハＷ１を浸漬してエッチングを行い、図８（ｂ）に示すように水晶片１を形成して、金属膜４０及びレジスト膜４１を剥離する。尚水晶片１は第１の実施形態と同様、接続支持部４３によりウェハＷ１に接続支持された状態で形成される。

次にウェハＷ１に接続支持されている状態の水晶片１に対して、図８（ｃ）に示すように水晶片１の全面に金属膜４４及びレジスト膜４５を成膜すると共にフォトリソグラフィーとＫＩ溶液によるエッチングによって励振電極３０、３１及び引き出し電極３２、３３の形状に対応するマスクパターンを水晶片１の全面に対して形成する。そして図８（ｄ）に示すように金属膜４４をエッチングして、励振電極３０、３１と、引き出し電極３２、３３を、第１の実施形態の水晶振動子と同態様となるように形成すると共にレジスト膜４５を除去して水晶振動子用素子を形成する。

次に図９（ａ）に示すように水晶振動子用素子の一面１１ａ及び他面１２ａに、励振電極３０、３１及び引き出し電極３２、３３を覆うようにレジスト膜２０を成膜する。そしてレジスト膜２０を加熱してレジスト膜２０の縁部２３を丸める処理を行う。軟化したレジストマスク２１は、表面張力とのバランスが取れた状態になるまで自重により変形し、水晶片１の縁部に向けて広がる。そして第１の実施形態と同様に、縁部２３を丸められた部位が外側に膨らむように湾曲した形状とする。

レジスト膜２０の縁部２３を湾曲させた後、第１の実施形態と同様研削加工を行うことによって、図９（ｃ）に示すように水晶片１の外縁にベベル部２が形成され、その後レジスト膜２０を剥離することによって図９（ｄ）に示すように外縁にベベル部２が形成された、ベベル形状を有する水晶振動子用素子が形成される。そしてサンドブラスト１５によって接続支持部４３を切削して水晶振動子用素子を個片化することにより、図１０に示す水晶振動子用素子を形成する。尚本実施形態では引き出し電極３２、３３が形成されている位置では引き出し電極３２、３３を切削してしまうことがないように、サンドブラスト１５による切削を行わないようになっている。

このような実施の形態においても第１の実施形態と同様に、水晶片１やサンドブラスト１５を傾けることなく所望のベベル部２を形成することができる。またベベル部２の形成と同時にウェハＷ１から水晶振動子用素子を切り離す工程を行うことが可能となる。従ってサンドブラスト１５による研削加工によって縁部にベベル部２が形成された水晶振動子用素子を形成することができる。尚本発明はレジストマスクを形成し、このレジストマスクを加熱して軟化させることによって縁部を湾曲させ、ブラスト加工により湾曲した縁部の形状を水晶片に転写し、水晶片やブラスト加工機を傾斜若しくは回転させることなく所望のベベル部を形成するものであることから、水晶片を形成する際に、エッチングではなくサンドブラストによって矩形の水晶片を形成して励振電極及び引き出し電極を形成して水晶振動子用素子を形成してもよい。

本実施形態に係る水晶片１の製造方法を説明するための説明図である。 本実施形態に係る水晶片１を形成するためのウェハＷの平面図である。 ウェハＷとサンドブラスト１５との関係について説明するための斜視図である。 水晶片１の形成時の研削加工について説明するための説明図である。 本実施形態の水晶振動子用素子の製造方法について説明するための説明図である。 本実施形態の水晶振動子用素子について説明するための斜視図である。 本実施形態に係る水晶振動子について説明するための説明図である。 第２の実施形態に係る水晶片１の製造方法を説明するための第１の説明図である。 第２の実施形態に係る水晶片１の製造方法を説明するための第２の説明図である。 第２の実施形態の水晶振動子用素子ついて説明するための斜視図である。

符号の説明

１ 水晶片
２ ベベル部
１０ 区画
１１、１１ａ 一面
１２、１２ａ 他面
１５ サンドブラスト
１６ ノズル
２０ レジスト膜
２１ レジストマスク
２２、２３ 縁部
２４ 露出領域
２５、４３ 接続支持部
３０、３１ 励振電極
３２、３３ 引き出し電極
３４、４４ 金属膜
３５、４５ レジスト膜
Ｗ、Ｗ１ ウェハ

Claims (5)

1. 水晶基板から形成された水晶片に、電極を形成して水晶振動子用素子を製造する方法において、
   水晶基板にレジスト膜を塗布し、露光及び現像を行って、水晶片にベベルを形成するためのレジストマスクを形成する工程と、
   前記レジストマスクを加熱して軟化させ、レジストマスクの縁部を丸める工程と、
   次いで、ブラスト加工機による研削加工をレジストマスクが形成された水晶基板に対して行い、前記レジストマスクの縁部の断面形状を水晶基板に転写して水晶片にベベル部を形成する工程と、を含むことを特徴とする水晶振動子用素子の製造方法。
2. 前記レジストマスクは、水晶片の外形形成を行うマスクとして兼用することを特徴とする請求項１に記載の水晶振動子用素子の製造方法。
3. 前記レジストマスクを形成する工程は、水晶基板から水晶片の外形を形成した後に行われることを特徴とする請求項１に記載の水晶振動子用素子の製造方法。
4. 請求項１ないし３の何れかに記載の方法により製造した水晶振動子用素子を密閉した容器と、
   この容器に設けられ、前記電極に電気的に接続される端子部と、を備えたことを特徴とする水晶振動子。
5. 請求項４に記載の水晶振動子と、この水晶振動子を発振させるための発振回路と、を備えたことを特徴とする電子部品。

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