JP2010035176A - 圧電素子片及び圧電振動片の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電素子片を断面コンベックス形状に短時間で容易に、励振電極を形成する中央領域の表面を面荒れさせることなく加工でき、しかも大量生産に適した方法を提供する。
【解決手段】ＡＴカット水晶ウエハ３の一方の面又は両面を、第１マスク２２を配置しかつ口径の大きいノズル２０から微細砥粒２１を垂直に均一な密度で噴射してブラスト加工し、第１マスクを外した後、第２マスク２４を配置しかつ同様にノズルから微細砥粒を噴射してブラスト加工する。第１及び第２マスクは、それぞれ圧電素子片の矩形の外形線の一方又は他方の対向する２辺６ａ、６ｂを中心に平行なスリットからなる第１及び第２開口部２３、２５を有し、それらの下面は第１及び第２開口部の両側が一定の幅で、水晶ウエハ面との間に一定厚さの隙間２６を画定するように削除されている。この隙間にブラスト加工の微細砥粒の一部が入り込んで、該隙間に面する水晶ウエハ面をも研削する。
【選択図】図１２

Description

本発明は、圧電振動子等の圧電デバイスに用いるために、例えば水晶ウエハのような圧電材料薄板から断面コンベックス形状の圧電素子片を製造する方法、及びそのような圧電素子片の表面に電極膜を形成した圧電振動片を製造するための方法に関する。

従来より携帯電話、ＰＨＳ等の情報通信機器やコンピュータ等のＯＡ機器、電子時計等の民生機器を含む様々な電子機器には、電子回路のクロック源として圧電振動子、圧電発振器等の圧電デバイスが広く採用されている。最近は、電子機器の高性能化に伴い、より周波数精度の高い圧電振動子が要求されている。更に、特に情報通信機器の分野では、装置の小型化・薄型化に伴う圧電デバイスのより小型化・薄型化が図られ、また装置の回路基板への実装に適した表面実装型の圧電デバイスが要求されている。

表面実装型の圧電振動子には、圧電材料の短冊状即ち矩形の薄板からなる圧電素子片に励振電極を形成したものを、その基端部においてパッケージの接続端子に導電性接着剤で片持ちにマウントする構造が多く採用されている。このような短冊形の圧電振動子において、振動片断面を矩形ではなく、励振電極を形成する中央部から端部に向けて徐々に厚さを薄くしたコンベックス形状にすると、振動片端部での振動変位の減衰量を大きくしてエネルギの閉じ込め効果を高め、Ｑ値等の周波数特性を向上させ得ること、及び振動片断面が矩形の場合よりも振動子の大きさを小さくできることが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

従来、このような断面コンベックス形状の圧電素子片を形成するために、例えばバレル研磨機が使用されている。バレル研磨機は、水晶ウエハ等の圧電材料から断面矩形の短冊状に切り出した数百〜数千個もの多数の圧電振動片を、研磨剤と共にポットに入れ、このポットを一定の速度で所定時間回転させることにより、圧電振動片外周の端縁部分を研削して、その表裏両面についてそれぞれ端縁部分が上向き凸状をなす断面コンベックス形状を形成している。

更に上記特許文献１には、圧電素子片の断面コンベックス形状を近似的に階段形状に置き換えること、及びこの階段形状を、レジスト寸法を段階的に変えたエッチング等による化学的加工やサンドブラストなどの機械的加工により製造することが記載されている。また、圧電デバイスに使用する圧電振動素子を製造するために、凹状の研磨面を備えた複数の研磨部材を同時に回転させることにより、未分離状態の多数の素板チップを同時に加工し、断面コンベックス形状の円形圧電素板を製造する方法が知られている（例えば、特許文献２を参照）。

特開平１１−３５５０９４号公報 特開平１１−２９８２７８号公報

しかしながら、上述した従来のバレル研磨機による加工は、第一に、長時間を要するため、製造効率及び生産性が低いという問題がある。例えば４ＭＨｚ程度の低周波数帯で使用する圧電振動子の場合、４０時間以上もの加工時間を要する。

更に、圧電振動片断面のコンベックス形状が大きくなると、その周波数変化も大きくなるが、上述したバレル研磨機による加工は、コンベックス形状の制御が困難で加工精度が比較的低く、しかも個々の圧電素子片の加工を制御できないため、断面形状のばらつきが大きくなる。更に、圧電振動片の表面全体に研磨剤が作用するので、励振電極を形成する中央領域が面荒れし、そのためＣＩ値等の周波数特性を劣化させる虞があった。

他方、表裏両面が断面コンベックス形状をなす所謂バイコンベックス形状の圧電素子片は、その基端部が両面とも平坦でないため、パッケージへのマウントが容易ではない。これに対し、その一方の面がコンベックス形状で他方の面が平坦な所謂プラノコンベックス形状の圧電素子片は、その平坦な面を用いることにより、パッケージに導電性接着剤でより容易にかつより強固にマウントすることができる。ところが、バレル研磨機による加工では、圧電素子片が常にバイコンベックス形状に形成され、その一方の面がコンベックス形状で他方の面が平坦な所謂プラノコンベックス形状の圧電素子片を加工することはできない。

また、上記特許文献１に記載されるように、レジストをその寸法を段階的に変えてエッチング等する方法は、その工程が複雑で工数が多く、生産性の低下及びコストの増加を招く虞がある。また、上記特許文献２に開示される凹状研磨面を備えた研磨部材を用いる製造方法は、円形の圧電振動片を加工するのには適しているが、矩形の圧電振動片を断面コンベックス形状に加工することは困難である。

そこで、本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するべく、断面コンベックス形状の圧電素子片をより短い加工時間で、励振電極を形成する中央領域の表面を面荒れさせることなく、しかもそのコンベックス形状を比較的容易に制御して製造することができ、かつ、必要に応じて片面だけを加工したプラノコンベックス形状に又は両面加工のバイコンベックス形状に形成できる圧電素子片及び圧電振動片の製造方法を提供することを目的とする。

本発明による圧電素子片の製造方法は、上記目的を達成するために、例えばＡＴカット水晶ウエハである圧電材料薄板から、矩形の外形形状及びコンベックス形状の断面を有する圧電素子片を製造するために、圧電素子片の矩形の一方の対向する２辺の各辺に沿って設けた互いに平行なスリットからなる第１開口部を設けた第１マスクを、圧電材料薄板の少なくとも一方の面上に配置し、該第１マスクの上方に配置したノズルから微細砥粒を圧電材料薄板の少なくとも一方の面に向けて垂直に均一な密度で噴射して、第１開口部から露出する圧電材料薄板の表面をブラスト加工し、第１マスクを外した後、圧電素子片の矩形の他方の対向する２辺の各辺に沿って設けた互いに平行なスリットからなる第２開口部を設けた第２マスクを、圧電材料薄板の前記少なくとも一方の面上に配置し、第２マスクの上方に配置したノズルから微細砥粒を圧電材料薄板の少なくとも一方の面に向けて垂直に均一な密度で噴射して、第２開口部から露出する圧電材料薄板の表面をブラスト加工する過程を備え、第１及び第２マスクがそれらの下面に、第１及び第２開口部の両側にそれぞれ一定の幅で、圧電材料薄板の少なくとも一方の面との間で一定の厚さの隙間を画定するように削除した部分を有することによって、前記ブラスト加工の際に第１及び第２開口部を通して吹き付けられた微細砥粒の一部が圧電材料薄板との前記隙間に入り込んで、該隙間に面する圧電材料薄板表面をも研削することを特徴とする。

このように第１及び第２マスクを用いることによって、圧電材料薄板の表面は、圧電素子片の外形線即ち、その矩形の対向する各２辺を中心とする或る幅の範囲で、第１及び第２開口部にそれぞれ露出する部分が上向き凹状をなし、かつ該露出部分から第１及び第２マスクと圧電材料薄板との隙間に向けて両側部分が上向き凸状をなす断面形状にブラスト加工される。このとき、励振電極を形成しようとする圧電素子片の中央領域は、第１及び第２マスクに覆われているので、ブラスト加工により面荒れさせる虞がなく、非常に短時間で所望の断面コンベックス形状の圧電素子片を製造することができる。

更に、第１及び第２マスクには、それぞれ複数の圧電素子片の外形に対応する複数の平行なスリットからなる第１及び第２開口部を形成することができ、それにより１枚の圧電材料薄板から同時に複数の圧電素子片を製造することができる。第１及び第２マスクは金属プレートで形成することができ、繰り返し使用することができる。また、加工される圧電材料薄板の種類・厚さ等に応じて、ノズルの圧電材料薄板の表面からの高さ、使用する微細砥粒の種類・粒径・噴射圧・噴射時間等の加工条件を適当に選択することにより、加工しようとするコンベックス形状、面粗度を比較的容易に制御することができる。これらの加工条件は、必要に応じて加工の途中で変更することができる。

或る実施例では、圧電材料薄板の少なくとも一方の面のブラスト加工される領域全体をカバーする大きさの口径を有するノズルを使用することにより、圧電材料薄板に関してノズルの位置を固定した状態でブラスト加工することができ、ノズルを圧電材料薄板に対して相対的に移動させる手段を必要とせず、加工装置全体の構成が簡単になる。更に、１枚の圧電材料薄板から複数の圧電素子片を製造する場合にも、個々の圧電素子片にばらつきを生じないので、大量生産が可能であり、好都合である。

圧電材料薄板の一方の面にのみをブラスト加工した場合には、他方の面が平坦なプラノコンベックス形状の断面を有する圧電素子片を加工することができる。

別の実施例では、圧電材料薄板の表裏両面をブラスト加工することによって、両面がコンベックス形状をなすバイコンベックス形状の断面を有する圧電素子片が加工される。この場合、圧電材料薄板の表裏両面にそれぞれ第１マスクを配置し、かつ圧電材料薄板の両側にそれぞれノズルを配置して、圧電材料薄板の表裏両面を同時にブラスト加工し、第１マスクを外した後、圧電材料薄板の表裏両面にそれぞれ第２マスクを配置し、かつ圧電材料薄板の両側にそれぞれノズルを配置して、圧電材料薄板の表裏両面を同時にブラスト加工することにより、バイコンベックス形状断面の圧電素子片をより短時間で加工することができる。

また、別の実施例では、第１及び第２マスクを用いたブラスト加工を、圧電材料薄板の或る厚みの部分を残すように行い、残した圧電材料薄板の部分を圧電素子片の外形線に沿って、例えばレーザ割断のような従来公知の適当な手法により切断することができる。この場合に、圧電材料薄板の片面のみをブラスト加工すると、ブラスト加工した片面側が上述した凹凸のコンベックス形状をなしかつその反対面側が垂直に切断されたプラノコンベックスの断面を有する圧電素子片が得られる。また、圧電材料薄板の表裏両面をブラスト加工すると、その周縁に沿って垂直な切断面を挟んで両面が上述した凹凸のコンベックス形状をなすバイコンベックス断面の圧電素子片が得られる。

更に、本発明による圧電振動片の製造方法は、上述した本発明の方法を用いて圧電素子片を形成し、該圧電素子片の表面に電極膜を所望の形状に形成する過程を備えることを特徴とする。

本発明の圧電素子片の製造方法によれば、上述したように非常に短時間でコンベックス形状の断面を、励振電極を形成する中央領域を面荒れさせることなく加工でき、かつそのコンベックス形状を制御できるので、生産性の向上を図り、ＣＩ値を低く抑制しかつＱ値等の周波数特性を向上させた圧電振動子を効率よく製造することが可能になる。しかも、１枚の圧電材料薄板から複数の圧電素子片を製造する場合にも、個々の圧電素子片にばらつきを生じないので、高品質の圧電素子片を大量生産することが可能で、製造コストの大幅な低減を実現できる。また、圧電材料薄板の片面にのみをブラスト加工したプラノコンベックス形状の断面と、その表裏両面をブラスト加工したバイコンベックス形状の断面とを、必要に応じて選択でき、特にプラノコンベックス形状の断面を有する場合には、平坦な面を利用してパッケージにマウントすることにより、圧電振動子の組立作業が容易で、マウント強度及び耐衝撃性が向上する。

本発明の第１実施例に使用する加工装置の概略構成図。 図１の装置を用いて水晶ウエハを加工する要領を示す斜視図。 Ａ図及びＢ図は、第１実施例において水晶ウエハの加工の経過を順に示す拡大断面図。 第１実施例により製造された圧電素子片の部分断面斜視図。 図４の圧電素子片を用いた圧電振動子の断面図。 （Ａ）図及び（Ｂ）図は、第１実施例の変形例において水晶ウエハの加工の経過を順に示す図３と同様の拡大図。 （Ａ）図及び（Ｂ）図は、第１実施例の別の変形例において水晶ウエハの加工の経過を順に示す図３と同様の拡大断面図。 本発明の第２実施例における水晶ウエハの加工要領を示す概略斜視図。 （Ａ）図及び（Ｂ）図は、第２実施例において水晶ウエハの加工の経過を順に示す図３と同様の拡大断面図。 （Ａ）図及び（Ｂ）図は、第２実施例の変形例において水晶ウエハの加工の経過を順に示す図９と同様の拡大断面図。 （Ａ）図及び（Ｂ）図は、第３実施例における水晶ウエハの加工要領を示す概略斜視図。 （Ａ）図及び（Ｂ）図は、第３実施例において水晶ウエハの加工の経過を順に示す図３と同様の拡大断面図。 （Ａ）図及び（Ｂ）図は、第３実施例の変形例において水晶ウエハの加工の経過を順に示す図３図と同様の拡大断面図。

以下に、本発明の好適な実施例を適用して、特に厚みすべりモードの圧電振動子に使用する短冊状即ち矩形薄板で所望の断面コンベックス形状を有する圧電素子片を製造する場合について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明の第１実施例を用いて圧電材料の薄板から多数の圧電素子片を加工するための装置の構成を概略的に示している。この加工装置は、微細砥粒を連続的に噴射するために垂直下向きに配置した比較的口径の小さいノズル１を有する。ノズル１の直ぐ下側には、該ノズルに関して水平方向に移動可能なテーブル２が配置され、その上に圧電材料薄板としての水晶ウエハ３が水平に保持される。水晶ウエハ３は、非常に薄くかつ脆弱なため、本実施例ではガラス板等のような補強プレート４の表面に両面粘着シート５等の適当な接着手段を用いて貼り付けたものをテーブル２上に載置する。このとき、水晶ウエハ３及び補強プレート４は、適当な治具（図示せず）を用いてテーブル２上に位置決めし、かつ固定するのが好ましい。このような加工装置としては、例えば一般に市販されているマイクロブラスト装置を用いることができる。別の実施例では、逆にテーブル２側を固定し、ノズル１を該テーブルに関して水平方向に移動可能にすることもできる。

図２は、テーブル２上にセットされた方形の水晶ウエハ３の表面を、ノズル１から噴射する微細砥粒でブラスト加工する様子を概略的に示している。テーブル２は、ノズル１が水晶ウエハ３の表面を、製造しようとする圧電素子片の縦・横方向の外形線６ａ、６ｂに沿って走査するように移動させる。図３（Ａ）及び（Ｂ）は、ブラスト加工される水晶ウエハ３の状態を部分的に拡大してその経過に沿って順に示している。微細砥粒７は、ノズル１を水晶ウエハ３表面から一定の高さで相対的に移動させながら、外形線６ａ、６ｂを中心に細い噴流として所定の圧力で噴射させる。このとき、ノズル１から出た微細砥粒７は、図示するように或る狭い角度範囲θに広がり、従って水晶ウエハ３表面は、外形線６ａ、６ｂを中心としてその両側に所望の幅の比較的狭い範囲が、それぞれ上向き凸状に削られる。それ以外の水晶ウエハ３表面の領域、特に圧電振動子の励振電極を配置する中央領域は、微細砥粒７で加工されないようにすることが、後の工程で電極膜を形成する上で好ましい。

ノズル１の口径・水晶ウエハ３表面からの高さ、使用する微細砥粒７の種類・粒径・噴射圧、テーブル２の移動速度等の加工条件は、加工される圧電材料薄板（本実施例では水晶ウエハ）の種類・厚さ、コンベックス形状、加工範囲、面粗度等に応じて適当に選択する。或る実施例では、ノズル１の口径を約０．２mm〜２mm、好ましくは０．３mmに、水晶ウエハ３表面からノズル１開口までの高さを約２mm〜１０mmに設定する。微細砥粒７は、粒径約３μｍ〜４０μｍ、好ましくは２７μｍのものを使用し、約０．５〜１．０ＭＰａ、好ましくは１．０ＭＰａの圧力で噴射する。テーブル２は、ノズル１から微細砥粒を噴射しつつ、例えば１０mm／秒の速度で図２に示すように移動させ、水晶ウエハ３全面をブラスト加工する。

水晶ウエハ３の厚さが薄い場合には、ノズル１を１回走査するだけで、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように外形線６ａ、６ｂに沿って所望のコンベックス形状をブラスト加工し、かつ水晶ウエハ３を完全に切断して、同時に多数の所望の圧電素子片を加工することができる。水晶ウエハ３が厚い場合には、ノズル１を複数回走査して、外形線６ａ、６ｂに沿って繰り返しブラスト加工を行うことにより、同様に所望の断面コンベックス形状を有する多数の圧電素子片を加工することができる。複数回の走査では、各回毎に上述したノズル１の口径・水晶ウエハ３表面からの高さ、使用する微細砥粒７の種類・粒径・噴射圧、テーブル２の移動速度等の加工条件を変更しかつ制御することにより、所望の加工状態で所望のコンベックス形状を得ることができる。

この水晶ウエハ３を例えばホットプレート（図示せず）で加熱して補強プレート４から剥離させかつ洗浄すると、図４に示すようにプラノコンベックス形状の矩形水晶薄板からなる圧電素子片８が得られる。この圧電素子片８の表裏両面に、従来公知の方法を用いて１対の励振電極９及び引出電極１０を形成して、本発明の圧電振動片１１を製造する。圧電振動片１１は、図５に例示するように一方の基端部で引出電極１０を、セラミック等の絶縁材料からなる矩形箱状のベース１２表面の接続電極１３に導電性接着剤１４で片持ちに固定して実装する。ベース１２の上端にシールリング１５を介して金属製の蓋１６を接合してパッケージ１７を封止すると、表面実装型圧電振動子が完成する。

図６（Ａ）及び（Ｂ）は、第１実施例の変形例によりブラスト加工される水晶ウエハ３の状態を、図３と同様に部分的に拡大してその経過に沿って順に示している。この変形例では、先ず第１実施例の場合と同様にして、図６（Ａ）に示すように水晶ウエハ３を外形線６ａ、６ｂに沿ってその上面から途中まで、下面側に或る厚みの部分を残してブラスト加工し、コンベックス形状の断面を加工する。次に図６（Ｂ）に示すように、残した前記部分を同じく外形線６ａ、６ｂに沿って、例えばレーザ割断のような従来公知の適当な手法により切断する。この後、同様に水晶ウエハ３をホットプレート等で加熱して補強プレート４から剥離させかつ洗浄することにより、上面が凸状コンベックス形状で下面側を垂直に切断したプラノコンベックス断面の矩形水晶薄板からなる圧電素子片が得られる。

図７（Ａ）及び（Ｂ）は、第１実施例の別の変形例によりブラスト加工される水晶ウエハ３の状態を、図３と同様に部分的に拡大してその経過に沿って順に示している。この変形例では、微細砥粒を噴射する一対のノズル１ａ、１ｂを互いに対向して水平に配設し、その中間に水晶ウエハ３を、適当な治具又は保持手段を用いて垂直に、かつ前記両ノズルに関して移動可能に配置する。第１実施例の場合と同様に、両ノズル１ａ、１ｂを圧電素子片の外形線に６ａ、６ｂ沿って相対的に移動させながら、微細砥粒７ａ、７ｂを同時に噴射することにより、水晶ウエハ３の表裏両面を同時にブラスト加工する。

図６の変形例の場合と同様に、先ず図７（Ａ）に示すように水晶ウエハ３を外形線６ａ、６ｂに沿ってその両面から途中まで、中心に或る厚みの部分を残してブラスト加工し、両面をそれぞれコンベックス形状に加工する。次に図７（Ｂ）に示すように、残した前記部分を同じく外形線６ａ、６ｂに沿って、同じく例えばレーザ割断のような公知の適当な手法により切断する。これにより、その周縁に沿って垂直な切断面を挟んで両面がコンベックス形状をなすバイコンベックス断面の矩形水晶薄板からなる圧電素子片８が得られる。

図８は、本発明の第２実施例により水晶ウエハ３をブラスト加工して、断面コンベックス形状を有する多数の圧電素子片を製造する要領を示している。第１実施例と同様にガラス板等の補強プレート４の表面に両面粘着シート５で貼り付けた水晶ウエハ３の表面には、フォトレジストからなるマスク１８が形成されている。マスク１８は、水晶ウエハ３表面にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術を用いてパターン形成することにより、製造しようとする圧電素子片の縦・横方向の外形線６ａ、６ｂを中心に所望の幅の格子状溝からなる開口部１９が設けられている。開口部１９は、マスク１８で圧電振動片の励振電極を形成する中央領域が覆われるように設けるのが、後の工程で電極膜を形成する上で好ましい。

水晶ウエハ３の上方には、口径の大きいノズル２０を垂直下向きに配置する。ノズル２０からは、微細砥粒２１が水晶ウエハ３に向けて実質的に均一な密度で噴射され、マスク１８の開口部１９から露出する水晶ウエハ３の表面を一様にブラスト加工する。ノズル２０の口径が水晶ウエハ３の加工領域全体をカバーし得る大きさの場合には、ノズル２０の位置を水晶ウエハ３に関して固定した状態で加工できるので、好都合である。また、ノズル２０の口径が水晶ウエハ３の加工領域全体をカバーし得ない大きさの場合には、ノズル２０を水晶ウエハ３に関して相対的に移動させながら微細砥粒２１を噴射して、水晶ウエハ３の加工領域全体を一様に加工する。

図９（Ａ）及び（Ｂ）は、本実施例においてブラスト加工される水晶ウエハ３の状態を、図３と同様に部分的に拡大してその経過に沿って順に示している。本実施例では、小さい口径のノズルを使用して集中的に微細砥粒を吹き付ける第１実施例の場合と異なり、微細砥粒２１がマスク１８の開口部１９を介して水晶ウエハ３の露出面に吹き付けるので、図９（Ａ）に示すように水晶ウエハ３表面が、外形線６ａ、６ｂを中心とする上向き凹状に研削される。ノズル２０の水晶ウエハ３表面からの高さ、使用する微細砥粒２１の種類・粒径・噴射圧・噴射時間等の加工条件は、加工される圧電材料薄板（本実施例では水晶ウエハ）の種類・厚さ、加工しようとするコンベックス形状、面粗度等に応じて適当に選択する。また、これらの加工条件は、必要に応じて加工の途中で変更することができる。

ブラスト加工は、水晶ウエハ３の上面から途中まで、下面側に或る厚みの部分を残すように行う。次に図９（Ｂ）に示すように、残した前記部分を外形線６ａ、６ｂに沿って、例えばレーザ割断のような適当な手法により切断する。この後、水晶ウエハ３からマスク１８を除去し、ホットプレート等で加熱して補強プレート４から剥離させかつ洗浄する。これにより、上面が凹状コンベックス形状で下面側を垂直に切断したプラノコンベックス断面の矩形水晶薄板からなる圧電素子片が得られる。

図１０（Ａ）及び（Ｂ）は、第２実施例の変形例によりブラスト加工される水晶ウエハ３の状態を、図３と同様に部分的に拡大してその経過に沿って順に示している。この変形例では、図９に示す第２実施例のマスク１８と同様にフォトレジストをパターン形成したマスク１８ａ、１８ｂが、水晶ウエハ３の両面に設けられている。微細砥粒を噴射する一対のノズル２０ａ、２０ｂを互いに対向して水平に配設し、その中間位置に水晶ウエハ３を、適当な治具又は保持手段を用いて垂直に配置する。第２実施例の場合と同様に、両ノズル２０ａ、２０ｂから微細砥粒２１ａ、２１ｂを均一な密度で同時に噴射することにより、水晶ウエハ３の表裏両面を同時にブラスト加工する。

図１０（Ａ）に示すように、マスク１８ａ、１８ｂの開口部１９ａ、１９ｂから露出する水晶ウエハ３の表面は、それぞれ外形線６ａ、６ｂを中心とする外向き凹状に研削される。ブラスト加工は、水晶ウエハ３の表面から途中まで、中心に或る厚みの部分を残すように行う。同様に、ノズル２０ａ、２０ｂの水晶ウエハ３表裏各面からの離隔距離、使用する微細砥粒２１の種類・粒径・噴射圧・噴射時間等の加工条件は、加工される圧電材料薄板（本実施例では水晶ウエハ）の種類・厚さ、加工しようとするコンベックス形状、面粗度等に応じて適当に選択する。また、これらの加工条件は、必要に応じて加工の途中で変更することができる。次に、水晶ウエハ３からマスク１８ａ、１８ｂを除去した後、図１０（Ｂ）に示すように、残した前記部分を外形線６ａ、６ｂに沿って、例えばレーザ割断のような適当な手法により切断する。これにより、その周縁に沿って垂直な切断面を挟んで両面がコンベックス形状をなすバイコンベックス断面の矩形水晶薄板からなる圧電素子片が得られる。

図１１（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第３実施例により水晶ウエハ３をブラスト加工して、断面コンベックス形状を有する多数の圧電素子片を製造する要領を示している。本実施例では、第２実施例のフォトレジストからなるマスクに代えて、繰り返し使用可能な薄い金属板からなるマスクを使用する。

先ず、図１１（Ａ）に示すように、第１及び第２実施例と同様にガラス板等の補強プレート４の表面に両面粘着シート５で貼り付けた水晶ウエハ３の表面上に、薄い金属板からなる第１マスク２２を配置する。第１マスク２２には、製造しようとする圧電素子片の一方の、例えば縦方向の外形線６ａを中心に所望の幅を有する複数の平行なスリットからなる開口部２３が設けられている。水晶ウエハ３の上方には、第２実施例と同様に口径の大きいノズル２０を垂直下向きに配置し、微細砥粒２１を水晶ウエハ３に向けて実質的に均一な密度で噴射し、第１マスク２２の開口部２３から露出する水晶ウエハ３の表面を一様にブラスト加工する。次に、第１マスク２２を外して、第２マスク２４を水晶ウエハ３の表面上に配置する。第２マスク２４には、製造しようとする圧電素子片の他方、例えば横方向の外形線６ｂを中心に所望の幅を有する複数の平行なスリットからなる開口部２５が設けられている。そして、ノズル２０から微細砥粒２１を水晶ウエハ３に向けて実質的に均一な密度で噴射し、第２マスク２４の開口部２５から露出する水晶ウエハ３の表面を一様にブラスト加工する。

第１及び第２マスク２２、２４は、いずれの開口部２３、２５も圧電振動片の励振電極を形成する中央領域が露出しないように設けるのが、後の工程で電極膜を形成する上で好ましい。また、第２実施例の場合と同様に、ノズル２０の口径が水晶ウエハ３の加工領域全体をカバーし得る大きさの場合には、ノズル２０の位置を水晶ウエハ３に関して固定した状態で加工できるが、ノズル２０の口径が水晶ウエハ３の加工領域全体をカバーし得ない大きさの場合には、ノズル２０を水晶ウエハ３に関して相対的に移動させながら微細砥粒２１を噴射して、水晶ウエハ３の加工領域全体を一様に加工する。

図１２（Ａ）及び（Ｂ）は、本実施例においてブラスト加工される水晶ウエハ３の状態を、図３と同様に部分的に拡大してその経過に沿って順に示している。本実施例のマスク２２、２４は、その下面の開口部２３、２５の両側に或る一定の幅の部分が、水晶ウエハ３表面との間に或る一定の厚さの隙間２６を画定するように削除されている。このため、ノズル２０から噴射された微細砥粒２１は、開口部２３、２５から水晶ウエハ３の露出面に吹き付けられると同時に、その一部が隙間２６に入り込んで該隙間に面する水晶ウエハ３表面を研削する。これにより水晶ウエハ３表面は、図１２（Ａ）に示すように、中央部分が外形線６ａ、６ｂを中心とする上向き凹状をなし、かつ両側部分が上向き凸状をなす断面形状にブラスト加工される。ノズル２０の水晶ウエハ３表面からの高さ、使用する微細砥粒２１の種類・粒径・噴射圧・噴射時間等の加工条件は、加工される圧電材料薄板（本実施例では水晶ウエハ）の種類・厚さ、加工しようとするコンベックス形状、面粗度等に応じて適当に選択する。また、これらの加工条件は、必要に応じて加工の途中で変更することができる。

ブラスト加工は、水晶ウエハ３の上面から途中まで、下面側に或る厚みの部分を残すように行う。第１及び第２マスク２２、２４を用いて水晶ウエハ３をブラスト加工した後、図１２（Ｂ）に示すように、残した前記部分を外形線６ａ、６ｂに沿って、例えばレーザ割断のような適当な手法により切断する。これにより、上面が外側に凹状かつ内側に凸状のコンベックス形状をなしかつ下面側が垂直に切断されたプラノコンベックスの断面を有する矩形水晶薄板からなる圧電素子片が得られる。

図１３は、第３実施例の変形例によりブラスト加工される水晶ウエハ３の状態を、図３と同様に部分的に拡大してその経過に沿って順に示している。この変形例では、第３実施例の第１及び第２マスク２２、２４と同一の構成を有する２組の第１マスク２２ａ、２２ｂ及び第２マスク２４ａ、２４ｂを水晶ウエハ３の表裏両面に使用する。先ず、図１１（Ａ）に関連して上述したように、第１マスク２２ａ、２２ｂをそれぞれ水晶ウエハ３の表裏各面に配置し、製造しようとする圧電素子片の縦方向の外形線６ａに沿ってブラスト加工を行う。次に、図１１（Ｂ）と同様に、第２マスク２４ａ、２４ｂをそれぞれ水晶ウエハ３の表裏各面に配置し、製造しようとする圧電素子片の縦方向の外形線６ｂに沿ってブラスト加工を行う。

図１３（Ａ）に示すように、微細砥粒を噴射する一対のノズル２０ａ、２０ｂを互いに対向して水平に配設し、その中間位置に前記第１又は第２マスクを装着した水晶ウエハ３を、適当な治具又は保持手段を用いて垂直に配置する。第３実施例の場合と同様に、両ノズル２０ａ、２０ｂから微細砥粒２１ａ、２１ｂを均一な密度で同時に噴射することにより、水晶ウエハ３の表裏両面を同時にブラスト加工する。これにより、水晶ウエハ３の各面は、中央部分が外形線６ａ、６ｂを中心とする上向き凹状をなし、かつ両側部分が上向き凸状をなす断面形状にブラスト加工される。ノズル２０の水晶ウエハ３表面からの高さ、使用する微細砥粒２１の種類・粒径・噴射圧・噴射時間等の加工条件は、加工される圧電材料薄板（本実施例では水晶ウエハ）の種類・厚さ、加工しようとするコンベックス形状、面粗度等に応じて適当に選択する。また、これらの加工条件は、必要に応じて加工の途中で変更することができる。

ブラスト加工は、図１３（Ａ）に示すように、水晶ウエハ３の表面から途中まで、中心に或る厚みの部分を残すように行う。水晶ウエハ３の両面を外形線６ａ、６ｂに沿ってブラスト加工した後、図１３（Ｂ）に示すように、残した前記部分を外形線６ａ、６ｂに沿って、例えばレーザ割断のような適当な手法により切断する。これにより、その周縁に沿って垂直な切断面を挟んで両面が上述した凹凸のコンベックス形状をなすバイコンベックス断面の矩形水晶薄板からなる圧電素子片が得られる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、これに様々な変形・変更を加えて実施し得ることは当業者に明らかである。例えば、水晶以外のタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の様々な圧電材料を用いた圧電振動片についても、同様に適用することができる。また、水晶ウエハの両面をブラスト加工する場合、各面の加工条件を異ならしめることにより、圧電素子片の表裏各面で異なるコンベックス形状の断面に加工することもできる。

１，１ａ，１ｂ…ノズル、２…テーブル、３…水晶ウエハ、４…補強プレート、５…両面粘着シート、６ａ，６ｂ…外形線、７、７ａ，７ｂ…微細砥粒、８…圧電素子片、９…励振電極、１０…引出電極、１１…圧電振動片、１２…ベース、１３…接続電極、１４…導電性接着剤、１５…シールリング、１６…蓋、１７…パッケージ、１８，１８ａ，１８ｂ…マスク、１９，１９ａ，１９ｂ，２３，２５…開口部、２０，２０ａ，２０ｂ…ノズル、２１，２１ａ，２１ｂ…微細砥粒、２２，２２ａ，２２ｂ…第１マスク、２４，２４ａ，２４ｂ…第２マスク、２６…隙間。

Claims (6)

1. 矩形の外形形状及びコンベックス形状の断面を有する圧電素子片を圧電材料薄板から製造するために、
   前記矩形の一方の対向する２辺の各辺に沿って設けた互いに平行なスリットからなる第１開口部を設けた第１マスクを、前記圧電材料薄板の少なくとも一方の面上に配置し、
   前記第１マスクの上方に配置したノズルから微細砥粒を前記圧電材料薄板の前記少なくとも一方の面に向けて垂直に均一な密度で噴射して、前記第１開口部から露出する前記圧電材料薄板の表面をブラスト加工し、
   前記第１マスクを外した後、前記矩形の他方の対向する２辺の各辺に沿って設けた互いに平行なスリットからなる第２開口部を設けた第２マスクを、前記圧電材料薄板の前記少なくとも一方の面上に配置し、
   前記第２マスクの上方に配置したノズルから微細砥粒を前記圧電材料薄板の前記少なくとも一方の面に向けて垂直に均一な密度で噴射して、前記第２開口部から露出する前記圧電材料薄板の表面をブラスト加工する過程を備え、
   前記第１及び第２マスクがそれらの下面に、前記第１及び第２開口部の両側にそれぞれ一定の幅で、前記圧電材料薄板の前記少なくとも一方の面との間で一定の厚さの隙間を画定するように削除した部分を有することによって、前記ブラスト加工の際に前記第１及び第２開口部を通して吹き付けられた前記微細砥粒の一部が前記隙間に入り込んで、該隙間に面する前記圧電材料薄板表面をも研削することを特徴とする圧電素子片の製造方法。
2. 前記ノズルが、前記圧電材料薄板の前記少なくとも一方の面のブラスト加工される領域全体をカバーする大きさの口径を有することを特徴とする請求項１記載の圧電素子片の製造方法。
3. 前記圧電材料薄板の表裏両面にそれぞれ前記第１マスクを配置し、かつ前記圧電材料薄板の両側にそれぞれ前記ノズルを配置して、前記圧電材料薄板の表裏両面を同時にブラスト加工し、前記第１マスクを外した後、前記圧電材料薄板の表裏両面にそれぞれ前記第２マスクを配置し、かつ前記圧電材料薄板の両側にそれぞれ前記ノズルを配置して、前記圧電材料薄板の表裏両面を同時にブラスト加工することを特徴とする請求項１又は２記載の圧電素子片の製造方法。
4. 前記第１及び第２マスクを用いた前記ブラスト加工を、前記圧電材料薄板の或る厚みの部分を残すように行い、残した前記圧電材料薄板の部分を前記圧電素子片の外形線に沿って切断することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の圧電素子片の製造方法。
5. 前記圧電材料薄板がＡＴカット水晶ウエハであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の圧電素子片の製造方法。
6. 請求項１乃至５のいずれか記載の方法を用いて圧電素子片を形成し、前記圧電素子片の表面に電極膜を所望の形状に形成する過程を備えることを特徴とする圧電振動片の製造方法。

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