JP2011087272A - 圧電デバイスの製造方法及び圧電デバイス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】圧電デバイスの製造方法は、圧電デバイス100の大きさに相当する切断溝49が形成されたベース40を複数有するベース基板BWを用意する工程と、圧電材料で形成された圧電振動片30を複数有する振動片基板VWを用意する工程と、リッドを複数有するリッド基板LWを用意する工程と、振動片基板を中央にしてリッド基板と切断溝を外側にしたベース基板とを接合する接合工程と、接合された基板のベース基板側をダイシングシートにマウントするマウント工程と、接合された基板をダイシングブレードで切断溝まで切断する切断工程と、を備える。
【選択図】図2
Description
切断溝が形成されたベース基板側をダイシングシートにマウントして、ダイシングブレードで切断溝まで切断することで、バリ、チッピング又はクラックが圧電デバイスに発生しない。
第4の観点の圧電デバイスの製造方法において、圧電振動片は、音叉型の圧電振動片又はATカットの振動片である。
第5の観点の圧電デバイスの製造方法において、ベース基板とリッド基板とはガラス材料であり、接合工程は陽極接合である。
第6の観点の圧電デバイスの製造方法において、ベース基板とリッド基板とは圧電材料であり、接合工程はシロキサン結合である。
第8の観点の圧電デバイスの製造方法において、ベース基板には複数の貫通孔が形成されており、接合工程後に接合された基板を真空中又は不活性雰囲気中に配置して、共晶金属を溶融することにより、貫通孔を封止する封止工程を備える。
第9の観点の圧電デバイスの製造方法において、ベース基板の切断溝にはテーパ部が形成されており、一面からテーパ部にかけて圧電デバイスの外部電極用に金属膜を形成する工程と、外部電極用の金属膜にメッキ加工を施すメッキ工程と、を有する。
第11の観点の圧電デバイスの製造方法において、金属膜を形成する工程においてダイシングブレードで切断される領域には金属膜が形成されていない。
図1(a)は、音叉型水晶振動片30を備えた本実施例の第1水晶デバイス100の概略図を示している。音叉型水晶振動片30は、基部23及び振動腕21を囲む外枠部29を備え、一対の支持腕22から延びる接続部26により外枠部29と接続し、水晶フレーム20を形成している。図1(a)は、分割した状態の第1水晶デバイス100を、リッド10のリッド部側からみた斜視図である。図1(b)は、第1水晶デバイス100を構成するリッド10の上面図であり、(c)は音叉型水晶振動片30を有する水晶フレーム20の上面図であり、(d)はベース40の上面図である。
切断溝15及び切断溝49はウェットエッチングにより形成されるため、中央から外側に行くほど幅広い溝が形成される。このため切断溝15及び切断溝49には斜め状のテーパ面が形成される。
図3は、リッド10が形成されたリッド用水晶ウエハLWと、音叉型水晶振動片30及び水晶フレーム20が形成された振動片用の水晶ウエハVWと、ベース40が形成されたベース用水晶ウエハBWとを重ね合わせる前の斜視図である。説明の都合上仮想線(一点鎖線)で、リッド用水晶ウエハLWにリッド10が示され、振動片用の水晶ウエハVWに水晶フレーム20が示され、ベース用水晶ウエハBWにベース40が示されている。なお、振動片用の水晶ウエハVWに対しては、水晶フレーム20と音叉型水晶振動片30とが区別し易いように空間部24が斜線で示されている。
次にダイシングブレード51でウエハ80Wの切り込み深さを調整して実験した結果を図5及び図6を使って説明する。
図5(a)は、ダイシングブレード51でダイシングシート50の中まで切り込んでウエハ80Wを切断する図である。(b)は(a)に示された方法で切断された第1水晶デバイス100のベース用水晶ウエハBW側の平面図である。
図7は、AT型水晶振動片65を備えた第2水晶デバイス120の概略図を示している。一般的に、高周波数に対応した圧電振動デバイスとして、AT型水晶振動片65が利用されている。このAT型水晶振動片65は、水晶振動片の厚み方向の上下表面が、それぞれ対向方向にすべるような振動により高い振動を発生させる。AT型水晶振動片65の周波数は水晶振動片の厚さによって決まり、厚さと反比例の関係にある。
図7(b)及び(d)に示される第2リッド10Aおよび第2ベース40Aは、パイレックス(登録商標)ガラス及びホウ珪酸ガラスなどからなり、ナトリウムイオンなどの金属イオンを含有している。第2リッド10Aは、リッド側凹部17Aを第2水晶フレーム60側の片面に有している。第2ベース40Aは、ベース側凹部47Aを第2水晶フレーム60側の片面に有している。第2水晶フレーム60は、水晶エッチングにより形成されたAT型水晶振動片65を有している。
また、第2リッド10A及び第2ベース40Aがガラスではなく水晶材料を使用する場合には、ATカットのリッド及びベースを用意し、それらを第2水晶フレーム60とシロキサン結合を行うことができる。
図8は、リッド側凹部17Aが形成されたリッド用ガラスウエハGLWと、AT型水晶振動片65及び金属膜63が形成された振動片用の水晶ウエハVWと、ベース側凹部47Aが形成されたベース用ガラスウエハGBWとを重ね合わせる前の図である。
図9(a)は、音叉型水晶振動片30を備えた本実施例の第3水晶デバイス150の概略図を示している。音叉型水晶振動片30は、基部23及び振動腕21を囲む外枠部29を備え、一対の支持腕22から延びる接続部26により外枠部29と接続し、第3水晶フレーム20Bを形成している。図9(a)は、分割した状態の第3水晶デバイス150を、第3リッド10Bのリッド部側からみた斜視図である。図9(b)は、(a)のA−A断面で第3水晶デバイス150の断面構成図である。
図14に示されるように、第3水晶デバイス150が形成されたパッケージウエハ80WAは、リッド用水晶ウエハLW2と振動片用の水晶ウエハVW2とベース用水晶ウエハBW2とから構成されている。リッド用水晶ウエハLW2及びベース用水晶ウエハBW2は、それぞれ厚さが100μmから150μmであり、第3水晶デバイス150の大きさに相当する切断溝15及び切断溝59が形成されている。パッケージウエハ80WAは、理解を容易にするため、第3水晶デバイス150の大きさに相当する部分を仮想線(二点鎖線)で表示している。
次に第3水晶デバイス150の製造方法について説明する。図16は第3水晶デバイス150の第1製造方法のフローチャートであり、図17は第3水晶デバイス150の第2製造方法のフローチャートである。
ステップS102はリッド用水晶ウエハLW2の工程であり、ステップS112及びステップS114は振動片用の水晶ウエハVW2の工程であり、ステップS122及びステップS124はベース用水晶ウエハBW2の工程である。ステップS152以降は3枚のウエハを重ね合わせた工程である。
ステップS114において、振動片用の水晶ウエハVW2の各水晶振動片30に励振電極33,34及び基部電極31,32が形成される。
ステップS124において、ベース用ウエハBW2に、第1接続電極42及び第2接続電極44を形成する。
ステップS202はリッド用水晶ウエハLW2の工程であり、ステップS212及びステップS214は振動片用の水晶ウエハVW2の工程であり、ステップS222からステップSS226はベース用水晶ウエハBW2の工程である。ステップS252以降は3枚のウエハを重ね合わせた工程である。
ステップS214において、水晶ウエハVW2の各水晶振動片30に基部電極31,32及び励振電極33,34などが形成される。
ステップS224において、ベース用水晶ウエハBW2に、第1接続電極42及び第2接続電極44が形成される。
ステップS258において、パッケージウエハ80WAの粗い面55に、外部電極のパターンを備えたメタルマスクを配置し金属膜をスパッタリングにより形成する。メタルマスクを取り除くと、パッケージウエハ80WAの底面およびテーパ部58に第1外部電極下地膜45a及び第2外部電極下地膜46aが形成されている。
ステップS262において、外部電極が形成されたパッケージウエハ80WAは、切断溝15に沿ってダイシングブレードで切断される。
15,49,59 … 切断溝
17,17A … リッド側凹部
18 … 段差
20 … 水晶フレーム、60 … 第2水晶フレーム、20B … 第3水晶フレーム
21 … 振動腕、22 … 支持腕、23 … 基部
24,62 … 空間部
26 … 接続部
29,61 … 外枠部
30 … 音叉型水晶振動片
31、32 … 基部電極
33、34、68 … 励振電極
40 … ベース、 40A … 第2ベース、 40B … 第3ベース
41、41A … 第1スルーホール、43,43A … 第2スルーホール
42 … 第1接続電極、 44 … 第2接続電極
45,45A … 第1外部電極、 46,46A … 第2外部電極
47,47A … ベース側凹部
48 … 接続電極用段差
50 … ダイシングシート、50a … 粘着剤
52 … バリ、53 … 割れ
55 … 粗い面
58 … テーパ面
63 … 金属膜
65 … AT型水晶振動片
66,67 … 接続電極
70 … 封止材
80,80A、80B … パッケージ、
80W、80WA … パッケージウエハ
90 … 直流電源
100 … 第1水晶デバイス
120 … 第2水晶デバイス
150 … 第3水晶デバイス
BW、BW2 … ベース用水晶ウエハ 、GBW … ベース用ガラスウエハ
LW、LW2 … リッド用水晶ウエハ、GLW … リッド用ガラスウエハ
VW、VW2 … 振動片用の水晶ウエハ
DD … 切断溝の深さ
WW … 切断溝の幅
Claims (12)
- 圧電デバイスの製造方法において、
前記圧電デバイスの大きさに相当する切断溝が一面に形成されたベースを複数有するベース基板を用意する工程と、
圧電材料で形成された圧電振動片を複数有する振動片基板を用意する工程と、
リッドを複数有するリッド基板を用意する工程と、
前記振動片基板を中央にして前記リッド基板と前記切断溝を外側にした前記ベース基板とを接合する接合工程と、
前記接合工程後、前記基板の前記ベース基板の前記切断溝側をダイシングシートにマウントするマウント工程と、
前記接合された基板をダイシングブレードで前記切断溝まで切断する切断工程と、
を備える圧電デバイスの製造方法。 - 圧電デバイスの製造方法において、
前記圧電デバイスの大きさに相当する切断溝が一面に形成されたリッドを複数有するリッド基板を用意する工程と、
圧電材料で形成された圧電振動片を複数有する振動片基板を用意する工程と、
ベースを複数有するベース基板を用意する工程と、
前記振動片基板を中央にして前記ベース基板と前記切断溝を外側にした前記リッド基板とを接合する接合工程と、
前記接合工程後、前記リッド基板の前記切断溝側をダイシングシートにマウントするマウント工程と、
前記接合された基板をダイシングブレードで前記切断溝まで切断する切断工程と、
を備える圧電デバイスの製造方法。 - 前記切断工程は、前記ダイシングブレードの刃先が前記ダイシングシートに接しないように切り込み量を制御する請求項1又は請求項2に記載の圧電デバイスの製造方法。
- 前記圧電振動片は、音叉型の圧電振動片又はATカットの振動片である請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の圧電デバイスの製造方法。
- 前記ベース基板と前記リッド基板とはガラス材料であり、
前記接合工程は、陽極接合である請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の圧電デバイスの製造方法。 - 前記ベース基板と前記リッド基板とは圧電材料であり、
前記接合工程は、シロキサン結合である請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の圧電デバイスの製造方法。 - 前記切断溝は、エッチングによって形成される請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の圧電デバイスの製造方法。
- 前記ベース基板には複数の貫通孔が形成されており、
前記接合工程後に接合された基板を真空中又は不活性雰囲気中に配置して、共晶金属を溶融することにより、前記貫通孔を封止する封止工程を備える請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の圧電デバイスの製造方法。 - 前記ベース基板の前記切断溝にはテーパ部が形成されており、前記一面から前記テーパ部にかけて、前記圧電デバイスの外部電極用に金属膜を形成する工程と、
前記外部電極用の金属膜にメッキ加工を施すメッキ工程と、
を有する請求項1に記載の圧電デバイスの製造方法。 - 前記金属膜を形成する前に、前記ベース基板の前記切断溝側を滑らかな面から粗い面に加工する工程を有する請求項9に記載の圧電デバイスの製造方法。
- 前記金属膜を形成する工程において、前記ダイシングブレードで切断される領域には前記金属膜が形成されていない請求項9又は請求項10に記載の圧電デバイスの製造方法。
- 請求項7又は請求項9の圧電デバイスの製造方法によって製造された圧電デバイスであって、前記リッド基板又は前記ベース基板の一方にエッチングによって形成された切断溝のテーパ部を備える圧電デバイス。
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