JP2010278831A - 水晶片集合基板 - Google Patents

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Abstract

【課題】従来の製造工数を増やす必要がなく、製造工程時の荷重により水晶板及び折取部に折れなどの破損を生じない水晶片集合基板を提供すること。
【解決手段】少なくとも一つの貫通部が設けられた水晶板と、前記貫通部の側面に設けられた複数の折取部と、それぞれの前記折取部に繋がった接続部と、前記接続部に繋がった水晶片とを備え、前記水晶板には、少なくとも一方の主面に所定の間隔を空けて2個一対の第一の溝部が形成されており、前記第一の溝部の間にあって且つ前記第一の溝部と直交する方向に所定の間隔を空けて2個一対の第二の溝部が形成されており、前記貫通部は、前記第一の溝部と前記第二の溝部とで囲われた部分に形成されており、前記折取部と前記接続部との少なくとも一方の主面には、前記折取部から前記接続部に至る第三の溝部が設けられている水晶片集合基板。
【選択図】図2

Description

本発明は、水晶振動素子となる複数の水晶片が集合して一体で構成された水晶片集合基板に関する。
電子部品の一つである水晶振動子や水晶発振器の内部には水晶振動素子が搭載されている。水晶振動素子は、水晶片とその水晶片の表面に設けられた励振用電極、接続用電極及び導配線パターンにより構成されている。水晶片は薄板であり、平面視の外形形状が例えば円形状、四角形状又は音叉形状をしている。励振用電極は水晶片表面の所定の位置に設けられており、少なくとも水晶片の一部分を励振させる。導配線パターンは、例えば所定の励振用電極と後述する所定の接続用電極とを電気的に接続するように水晶片の表面に設けられている。接続用電極は水晶片表面の所定の位置に設けられており、水晶振動素子を搭載する容器と電気的に接続する。このような水晶振動素子となる水晶片を製造する場合、複数の水晶片が集合して一体で構成された水晶片集合基板が用いられる。
図10は従来の水晶片集合基板の一例を示した平面図である。図11は図10のD部拡大図である。図12は図11のE部拡大図である。図10に示すように、水晶片集合基板800は、水晶板801と折取部810と水晶片820とより構成される。
図10及び図11に示すように、水晶板801の外形は平面視略四角形であり、厚さは例えば約100μmである。この水晶板801には、開口部の形状が長方形の貫通部802が例えば3つ設けられている。各貫通部802は水晶板801内に等間隔で並んで設けられている。尚、この貫通部802の大きさは、その貫通部802の内に、所望する数の後述する折取部810及び水晶片820が整列配置できる大きさとなっている。
図12に示すように、折取部810は平面視台形形状であり、その長辺側面が各貫通部802の側面のうちの一つの面に一体で繋がるように複数設けられている。又、折取部810の短辺側面は、後述する水晶片820と一体で繋がっている。尚、折取部810と水晶片820との境界部分は、水晶片820を折取部810から分離する際の折取線BL2となる。
図10及び図11に示すように、水晶片820は、平面視略長方形の基部821と、基部821の一辺から同一方向に延設された第一の振動腕部822と第二の振動腕部823から成る音叉形状に概略構成される。この第一の振動腕部822及び第二の振動腕部823の表裏両主面には、基部821との境界部分からそれぞれの振動腕部の先端に向って、所定の長さを有する溝部824が設けられている。尚、この水晶片820全体としての長さは例えば約2mmであり、幅は例えば約0.5mmである。又、図11及び図12に示すように、水晶片820は、基部821の第一の振動腕部822及び第二の振動腕部823が延設した辺と対向する辺の中央部分で、折取部820の短辺側面と一体で繋がっている(例えば、特許文献1参照)。
このような水晶片集合基板800は、例えば、以下のような方法で製造される。
まず、平板で平面視略長方形の水晶板の表裏主面全面に耐食性膜を形成する。その耐食性膜上全面にレジスト膜を形成する。そのレジスト膜のうち、貫通部802となる部分及び水晶片820の各振動腕部に設けられる溝部824となる部分にあるレジスト膜を、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術により耐食性膜上から除去する。
その後、レジスト膜が除去された部分の耐食性膜をエッチング技術により水晶板より除去し、更に残った耐食性膜上にあるレジスト膜を除去する。そして耐食性膜が除去された部分のうち、溝部824となる部分の水晶板をハーフエッチングして溝部824を形成すると同時に、それ以外の耐食性膜が形成されていない水晶板部分をエッチングして貫通部802を形成する。この貫通部802を形成することにより折取部810及び水晶片820の外形が形成される。その後、水晶板の表面に残っている耐食性膜を除去する。このような方法により水晶片集合基板800は製造される(例えば、特許文献2参照)。
特開2003−198299号公報(図6、図7、図16及び図17) 特開2008−60952号公報
しかしながら、水晶振動子の薄型化が進むにつれ、その内部に搭載する水晶振動素子を構成する水晶片820も薄型化が必要になる。水晶片820を備える水晶片集合基板800では、その製造工程上、水晶片820が薄くなるのと同時に、水晶片820以外の水晶板801及び折取部810も薄くなってしまい、水晶板801、折取部810の機械的強度が低下する。
例えば、水晶片集合基板800は、その製造工程において適宜超音波洗浄が行われる。水晶片集合基板800に超音波洗浄を施した場合、超音波振動で発生した気泡の崩壊時の衝撃による荷重が、主に水晶板801及び折取部810の主面方向から加わる。このような従来の水晶片集合基板800を薄くした場合は、その荷重により水晶板801に外周部分から内部に向かう亀裂が生じることがあった。又、水晶片集合基板800では、この亀裂から水晶板801が折れてしまうことがあった。更に、折取部810にも前記荷重により亀裂が生じることがあり、その亀裂により折取部810が折れて、水晶片820が水晶片集合基板800より脱落してしまうことがあった。
このような問題に対して超音波洗浄時の超音波振動を低減し荷重を低下させると、水晶片集合基板800表面に付着した異物が除去できなくなる恐れがある。又、水晶板801及び折取部810の厚さを水晶片820より厚くして機械的強度を増すことも考えられる。しかし、その場合は、水晶片集合基板800内に水晶片820とは厚さの異なる部分を作るためのフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程を増やす必要があり、水晶片集合基板800の製造コストを増大させてしまう問題がある。
本発明の目的は、水晶板及び折取部の折れを低減し、又製造工数を増やすことなく製造できる水晶片集合基板を提供することにある。
本発明は、前記課題を解決するために成されたものであり、少なくとも一つの貫通部が設けられた水晶板と、前記貫通部の側面に設けられた複数の折取部と、それぞれの前記折取部に繋がった接続部と、前記接続部に繋がった水晶片とを備え、前記水晶板には、少なくとも一方の主面に所定の間隔を空けて2個一対の第一の溝部が形成されており、前記第一の溝部の間にあって且つ前記第一の溝部と直交する方向に所定の間隔を空けて2個一対の第二の溝部が形成されており、前記貫通部が、前記第一の溝部と前記第二の溝部とで囲われた部分に形成されており、前記折取部と前記接続部との少なくとも一方の主面に、前記折取部から前記接続部に至る第三の溝部が設けられていることを特徴とする水晶片集合基板である。
又、本発明は、前記水晶片の外形形状が四角形状、音叉形状、H型形状のいずれかであることを特徴とする水晶片集合基板でもある。
本発明に係る水晶片集合基板によれば、水晶板の少なくとも一方の主面に2個一対の第一の溝部を所定の間隔を空けて設け、この第一の溝部の間にあって、且つ第一の溝部と直交する方向に2個一対の第二の溝部を所定の間隔を空けて設けることにより、水晶板の主面方向からの荷重に対する機械的強度を向上させることができる。
又、折取部と接続部との少なくとも一方の主面に、折取部から接続部に至る第三の溝部を設けることにより、折取部及び接続部の主面方向からの荷重に対する機械的強度を向上させることができる。
更に、第一の溝部、第二の溝部及び第三の溝部は、水晶片の振動腕部に従来からある溝部を形成する工程中で同時に形成することができるので、第一の溝部、第二の溝部及び第三の溝部を形成するための新たな工程を設ける必要がなく、水晶片集合基板の製造工数が従来より増加することがない。
これにより、本発明は、水晶板及び折取部の折れを低減させ、又製造工数を増やすことなく水晶片集合基板を製造することができる。
本発明の実施形態に係る水晶片集合基板の一例を示す平面図である。 図1のA部拡大図である。 図2のB−B部断面図である。 図2のC部拡大図である。 本発明の実施形態に係る水晶片集合基板を成す水晶片から構成される水晶振動素子の一部を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る水晶片集合基板の第一の変形例を示す部分断面図である。 本発明の実施形態に係る水晶片集合基板の第二の変形例を示す部分断面図である。 本発明の実施形態に係る水晶片集合基板のさらなる変形例を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る水晶片集合基板のさらなる変形例を示す斜視図である。 従来の水晶片集合基板を示す平面図である。 図10のD部拡大図である。 図11のE部拡大図である。
以下に、本発明における水晶片集合基板の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
尚、各図では、説明を明りょうにするため構造体の一部を図示せず、また寸法も一部誇張して図示している。特に図3、図5、図6、図7、図8及び図9の厚さ寸法は誇張して図示している。
図1は、本発明の実施形態に係る水晶片集合基板を示す平面図である。図2は、図1のA部拡大図である。図3は、図2のB−B部断面図である。図4は、図2のC部拡大図である。図5は、本発明の実施形態に係る水晶片集合基板を成す水晶片から構成される水晶振動素子の一部を示す斜視図である。図6は、本発明の実施形態に係る水晶振動素子の第一の変形例を示す部分断面図である。図7は、本発明の実施形態に係る水晶片集合基板の第二の変形例を示す部分断面図である。図8は、本発明の実施形態に係る水晶片集合基板のさらなる変形例を示す斜視図である。図9は、本発明の実施形態に係る水晶片集合基板のさらなる変形例を示す斜視図である。
図1及び図2に示すように、水晶片集合基板100は、水晶板101と、折取部110と、接続部120と、水晶片130とから概略構成される。
図1に示すように、水晶板101は平面視略長方形であり、厚さが例えば約100μmである。水晶板101の表裏主面には、各主面で2個一対の第一の溝部102が設けられている。各主面に設けられた第一の溝部102は、水晶板101の対向する外周二辺に沿って、その外周二辺近傍にそれぞれ1個ずつ設けられている。又、図3に示すように、第一の溝部102は、水晶板101の表主面に設けられた第一の溝部102の底面と、その表主面の第一の溝部102に対応する水晶板101の裏主面に設けられた第一の溝部102の底面とが対向するように設けられている。
又、図1に示すように、水晶板101の表裏主面には、各主面で2個一対の第二の溝部103が設けられている。各主面に設けられた第二の溝部103は、第一の溝部102が沿って設けられた水晶板101の外周二辺とは異なる外周二辺に沿って、その沿った外周二辺の近傍であり且つ同じ主面に設けられている2個の第一の溝部102の間にそれぞれ1つずつ設けられている。つまり、第一の溝部102と第二の溝部103は互いに直交する方向で設けられている。又、第二の溝部103は、水晶板101の表主面に設けられた第二の溝部103の底面と、その表主面の第二の溝部103に対応する水晶板101の裏主面に設けられた第二の溝部103の底面とが対向するように設けられている(図示せず)。
水晶板101の第一の溝部102と第二の溝部103とにより囲われた部分には、開口部の形状が長方形の貫通部104が例えば3つ設けられている。この貫通部104は水晶板101内に等間隔で並んで設けられている。尚、この貫通部104の大きさは、その貫通部104の内に、所望する数の後述する折取部110、接続部120及び水晶片130が整列配置できる大きさである。尚、本実施形態において水晶板101に設けられている貫通部104の数は3つであるが、水晶板101の大きさに対応して貫通部104を複数設けても良い。
図4に示すように、折取部110は例えば平面視台形形状であり、その長辺側面が各貫通部104の側面のうちの一つの面に一体で繋がるように複数設けられている。又、折取部110の短辺側面は後述する接続部120と一体で繋がる。
図4に示すように、接続部120は各折取部110の短辺側面に一体で繋がるように設けられている。尚、図4において、紙面に対して縦方向を接続部120の長さ方向とし、紙面に対して横方向を接続部120の幅方向とする。この接続部120の折取部110と繋がっている長さ方向の一方端の幅寸法は、折取部110の短辺寸法と同じである。接続部120の平面視における形状は、例えば長さ方向の一方端から他方端に向かうにつれ幅寸法が広くなっており、所定の幅寸法となった位置から長さ方向の他方端までの幅寸法が一定の形状となっている。尚、折取部110と接続部120との境界部分は、接続部120と水晶片130とを折取部110から分離する際の折取線BL1となる。この接続部120を設けることにより、折取部110から後述する水晶片130を分離する際に、水晶片130を成す基部131に直接カケや亀裂が生じることを防止することができる。
図1及び図2に示すように、水晶片130は、平面視四角形の基部131と、基部131の一辺から同一方向に延設された第一の振動腕部132と第二の振動腕部133から成る音叉形状に概略構成される。この第一の振動腕部132及び第二の振動腕部133の表裏両主面には、基部131との境界部分からそれぞれの振動腕部の先端に向って、所定の長さを有する溝部134が振動腕部毎に2本平行に設けられている。尚、この水晶片130全体としての長さは例えば約2mmであり、幅は例えば約0.5mmである。又、図4に示すように、水晶片130は、基部131の第一の振動腕部132及び第二の振動腕部133が延設した辺と対向する辺側面の中央部分で、接続部120の長さ方向の他方端と一体で繋がっている。つまり、水晶片130は、接続部120を介して折取部110と一体で繋がっている。
図4に示すように、この折取部110と接続部120の両主面には、折取部110から接続部120に至る、第三の溝部111が設けられている。この第三の溝部111は、折取部110と接続部120の両主面において、図2に示す水晶片130の幅の中心軸CL1に第三の溝部111の幅の中心軸CL2を合致させて設けられている。
w 尚、第一の溝部102、第二の溝部103、第三の溝部111及び水晶片の各振動腕部に設けられた溝部134以外の水晶板101、折取部110、接続部120及び水晶片130の厚さは、同一の厚さとなっている。
このような水晶片集合基板100は、例えば、以下のような方法で製造される。
まず、平板で平面視略長方形の水晶板の表裏主面全面に耐食性膜を形成する。その耐食性膜上全面にレジスト膜を形成する。そのレジスト膜のうち、貫通部104となる部分、各第一の溝部102となる部分、各第二の溝部103となる部分、各第三の溝部111となる部分、及び水晶片の各振動腕部に設けられる溝部124となる部分にあるレジスト膜を、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術により耐食性膜上より除去する。
その後、レジスト膜が除去された部分の耐食性膜をエッチング技術により水晶板より除去し、更に残った耐食性膜上にあるレジスト膜を除去する。そして耐食性膜が除去された部分のうち、第一の溝部102となる部分、第二の溝部103となる部分、第三の溝部111となる部分、及び水晶片の各振動腕部に設けられる溝部134となる部分の水晶板をハーフエッチングして前記各溝部を形成すると同時に、それ以外の水晶板の耐食性膜が設けられていない部分をエッチングして貫通部104を形成する。この貫通部104を形成することにより折取部110、接続部120及び水晶片130の外形が形成される。その後、水晶板の表面に残っている耐食性膜を除去する。このような方法により水晶片集合基板100は製造される。
このような水晶片集合基板100によれば、水晶板101の表裏主面に2個一対の第一の溝部102を設け、この第一の溝部102の間にあって、且つ第一の溝部102と直交する方向に2個一対の第二の溝部103を設けることにより、水晶板101の主面方向からの荷重に対する機械的強度を向上させることができる。又、折取部110と接続部120の表裏主面に、折取部110から接続部120に至る第三の溝部111を設けることにより、折取部110及び接続部120の主面方向からの荷重に対する機械的強度を向上させることができる。
従って、例えば、水晶片集合基板100に超音波洗浄を行った場合に生じていた、水晶片集合基板100主面方向からの荷重による水晶板101のカケや亀裂の発生を防止することができ、このカケや亀裂から水晶板101が折れることも防止することができる。又、折取部110及び接続部120の亀裂の発生を防止することができ、その亀裂により折取部110や接続部120が折れて水晶片130が水晶片集合基板100より脱落してしまうことを防止することができる。
又、第一の溝部102と第二の溝部103と第三の溝部111とは、水晶片130の各振動腕部に設けられる溝部134を形成する工程内で同時に形成することができるので、第一の溝部102と第二の溝部103と第三の溝部111とを形成する新たな工程を設ける必要がなく、水晶片集合基板100の製造工数が従来より増加することがない。
よって、本発明は、水晶板101、折取部110及び接続部120の折れを低減でき、又製造工数を増やすことなく水晶片集合基板100を製造することができる。
尚、水晶片集合基板100内の各水晶片130には、水晶片130表面の所定の位置に、図5に一部例示したような、励振用電極201と接続用電極202と導配線パターン203とが設けられ水晶振動素子200が形成される。接続用電極202は、水晶振動子を構成する素子搭載部材に設けられた素子接続用電極パッドと電気的接続をするために用いられる。導配線パターン202は、励振用電極201と接続用電極202を電気的に接続する。各水晶振動素子200は、水晶片集合基板100の各水晶片130に励振用電極201と接続用電極202と導配線パターン203とを形成した後に、折取線BL1で折取部110から分離され個片化される。
(第一の変形例)
次に、本発明の実施形態に係る水晶片集合基板の第一の変形例について説明する。図6は、本発明の実施形態に係る水晶片集合基板の第一の変形例を示す部分断面図である。尚、図6は、図3と同一箇所の断面図である。発明の実施形態になる水晶片集合基板の第一の変形例は、水晶板101の一方の主面のみに、第一の溝部102と第二の溝部103と第三の溝部111が設けられている点で前記実施形態と異なる。尚、このように水晶片集合基板100の第一の変形例を構成しても、本発明の実施形態と同様の効果を奏する。
(第二の変形例)
次に、本発明の実施形態に係る水晶片集合基板の第二の変形例について説明する。図7は、本発明の実施形態に係る水晶片集合基板の第二の変形例を示す部分断面図である。尚、図7は、図3と同一箇所の断面図である。発明の実施形態になる水晶片集合基板の第二の変形例は、水晶板101の表裏主面に設けられた第一の溝部102及び第二の溝部103において、表主面に設けられた第一の溝部102及び第二の溝部103の底面と、その第一の溝部102及び第二の溝部103に対応する裏主面に設けられた第一の溝部102と第二の溝部103の底面が対向しないように設けられている点で前記実施形態と異なる。尚、このように水晶片集合基板100の第二の変形例を構成しても、本発明の実施形態と同様の効果を奏する。
(さらなる変形例)
次に、本発明の実施形態に係る水晶片集合基板100のさらなる変形例について説明する。前記した実施の形態、第一の変形例及び第二の変形例における水晶片130の外形形状は一例であって、本発明を限定するものではない。例えば、水晶片の外形形状は四角形状や、基部から4つの腕部が延設されたH型形状でも良い。
図8は、本発明の実施形態に係る水晶片集合基板100のさらなる変形例を示した斜視図であり、水晶片集合基板100を成す水晶片の外形形状が四角形状である場合の例を示している。
図8(a)に示すように、例えば、外形形状が四角形状の水晶片には、結晶軸の一つであるX軸に沿った長辺を有する、平板状の水晶板全体で厚さが同じである平板型の水晶片300がある。第三の溝部111が設けられた接続部120は、結晶軸の一つであるZ′軸に沿った水晶片300の一方の短辺の側面301の中央部に、接続部120の長さ方向の他方端が一体で繋がっている。
又、図8(b)に示すように、外形形状が四角形状の水晶片には、結晶軸の一つであるX軸に沿った長辺を有する平板形状の水晶板311の表裏主面に凸部312を有し、この凸部312を振動部とするいわゆるメサ型の水晶片310もある。第三の溝部111が設けられた接続部120は、結晶軸の一つであるZ′軸に沿った水晶片310の一方の短辺の側面313の中央部に、接続部120の長さ方向の他方端が一体で繋がっている。
更に、図8(c)に示すように、外形形状が四角形状の水晶片には、結晶軸の一つであるX軸に沿った長辺を有する平板状の水晶板321の一方の主面側に、開口部が四角形状の凹部322を有し、この凹部322の底面を振動部とするいわゆる逆メサ型の水晶片320もある。第三の溝部111が設けられた接続部120は、結晶軸の一つであるZ′軸に沿った水晶片320の一方の短辺の側面323の中央部に、接続部120の長さ方向の他方端が一体で繋がっている。このような水晶片集合基板100のさらなる変形例を構成しても、本発明の実施形態と同様の効果を奏する。
図9は、本発明の実施形態に係る水晶片集合基板100のさらなる変形例を示した斜視図であり、水晶片集合基板100を成す水晶片の外形形状がH型形状である場合の例を示している。
外形形状がH型形状をした水晶片は、例えば角速度センサ素子の構成部品として用いられている。図8に示すように、例えば水晶片400は、X´軸に沿って長辺を有する四角形状の基部401と、この基部401からY´軸に沿って延出する一対の励振用腕部402と、この励振用腕部402とは反対側に基部401から延出する一対の検出用腕部403と、この基部401には、素子搭載部材に固定するための支持部404が一対の検出用腕部403の間に設けられている。第三の溝部111が設けられた接続部120は、この支持部404の先端部のX′軸に沿った辺の側面405の中央部に、接続部120の長さ方向の他方端が一体で繋がっている。このような水晶片集合基板100のさらなる変形例を構成しても、本発明の実施形態と同様の効果を奏する。
又、前記した実施形態以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、水晶片集合基板における水晶板の大きさ、その水晶板に設けられる貫通部の大きさや数、及び貫通部内に配置される折取部、接続部及び水晶片の数ついては、前記実施形態として開示した水晶片集合基板101に限定されるものではない。
100・・・水晶片集合基板
101・・・水晶板
102・・・第一の溝部
103・・・第二の溝部
104・・・貫通部
110・・・折取部
111・・・第三の溝部
120・・・接続部
130,300,310,320,400・・・水晶片
131・・・基部
132・・・第一の振動腕部
133・・・第二の振動腕部
134・・・溝部

Claims (2)

  1. 少なくとも一つの貫通部が設けられた水晶板と、
    前記貫通部の側面に設けられた複数の折取部と、
    それぞれの前記折取部に繋がった接続部と、
    前記接続部に繋がった水晶片とを備え、
    前記水晶板には、少なくとも一方の主面に所定の間隔を空けて2個一対の第一の溝部が形成されており、前記第一の溝部の間にあって且つ前記第一の溝部と直交する方向に所定の間隔を空けて2個一対の第二の溝部が形成されており、
    前記貫通部が、前記第一の溝部と前記第二の溝部とで囲われた部分に形成されており、
    前記折取部と前記接続部との少なくとも一方の主面に、前記折取部から前記接続部に至る第三の溝部が設けられていることを特徴とする水晶片集合基板。
  2. 前記水晶片の外形形状が四角形状、音叉形状、H型形状のいずれかであることを特徴とする請求項1記載の水晶片集合基板。
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