JP2013138512A - Method of manufacturing vibration piece - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧電振動片、圧電振動片を搭載した圧電デバイス及び圧電振動片の製造方法に関する。 The present invention relates to a piezoelectric vibrating piece, a piezoelectric device including the piezoelectric vibrating piece, and a method for manufacturing the piezoelectric vibrating piece.
近年、情報機器、移動体通信機器などの様々な電子機器に用いられる圧電デバイスには、電子機器の小型、高機能化に伴い、更なる小型、高性能化が要求されている。
この要求に応えるために、圧電デバイスを構成する各部品の小型、高性能化が図られ、圧電振動片においては、小型、高周波数化が推進されている。
この小型、高周波数化された圧電振動片については、圧電振動片(圧電体片)の一方の主面に凹部を設け、凹部の底面部を振動部とした形状のものが知られている(例えば、特許文献1参照)。なお、この圧電振動片は、逆メサ型と呼ばれ、凹部及び外形がエッチングにより形成されている。
In recent years, piezoelectric devices used in various electronic devices such as information devices and mobile communication devices have been required to be further reduced in size and performance as electronic devices become smaller and more functional.
In order to meet this requirement, each component constituting the piezoelectric device is reduced in size and performance, and the piezoelectric vibrating piece is being reduced in size and increased in frequency.
As for this small and high-frequency piezoelectric vibrating piece, there is known a shape in which a concave portion is provided on one main surface of a piezoelectric vibrating piece (piezoelectric piece) and the bottom portion of the concave portion is a vibrating portion ( For example, see Patent Document 1). In addition, this piezoelectric vibrating piece is called an inverted mesa type, and a recess and an outer shape are formed by etching.
図7は、従来の逆メサ型の圧電振動片の一例を示す模式図である。図7(a)は、平面図であり、図7(b)は、図7(a)のC−C線での断面図である。また、図8は、従来の圧電振動片の製造方法を示す模式断面図である。
図7に示すように、圧電振動片301は、圧電基板105に升目状に複数形成されている。また、圧電振動片301は、凹部の肉厚部102の断面形状が略台形形状に形成されている。このことから、圧電振動片301は、振動部103の振動面103aの近傍における肉厚部102の幅W1より、一方の主面102aにおける肉厚部102の幅W2の方が狭くなる。
FIG. 7 is a schematic view showing an example of a conventional inverted mesa type piezoelectric vibrating piece. FIG. 7A is a plan view, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 7A. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a conventional method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece.
As shown in FIG. 7, a plurality of
これは、従来の圧電振動片の製造方法の手順として、図8(a),図8(b)に示すように、圧電基板105に振動部103を形成する際に、同時に肉厚部102の一方の主面102a側の外形形状を形成した後、図8(c),図8(d)に示すように、肉厚部102の他方の主面102b側の外形形状を形成することに起因する。
つまり、肉厚部102の一方の主面102a側の外形部分は、振動部103が所望の厚みに達するまで一緒にエッチングされ続ける。通常、振動部103の厚みは、高周波数化などに伴い、肉厚部102の厚みに対して格段に薄い。
これにより、肉厚部102の一方の主面102a側の外形形状は、肉厚部102の厚みの半分の地点を超えて、他方の主面102bの近傍までエッチングされることにより形成される。このことから、圧電振動片301は、肉厚部102の断面形状が略台形形状に形成されている。なお、図8の符号106,107は、レジストを示す。
As shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b), as a procedure of the conventional method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece, when the vibrating
That is, the outer portion of the
As a result, the outer shape of the
これにより、圧電振動片301は、図示しないパッケージの支持部材に肉厚部102の一方の主面102a側が接着剤などにより固定される際に、肉厚部102の一方の主面102aの接触面積が不足し、必要な固定強度を確保できないおそれがある。
この問題を、肉厚部102の略台形形状を維持した状態で回避するためには、圧電振動片301の肉厚部102の幅W1を広げることにより、肉厚部102の幅W2を広げる必要がある。
このことから、圧電振動片301は、性能面の制約により振動部103のサイズを小さく出来ない場合には、外形サイズを大きくしなければならず、サイズ面の制約により外形サイズを大きく出来ない場合には、振動部103のサイズを小さくしなければならないという問題がある。
As a result, the
In order to avoid this problem while maintaining the substantially trapezoidal shape of the
For this reason, when the size of the vibrating
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]本適用例にかかる圧電振動片は、肉厚部と、少なくとも一方の主面に段差を設けることにより前記肉厚部に連接し前記肉厚部より薄く形成された振動部とを有し、前記肉厚部と前記振動部とがエッチングにより形成された圧電振動片であって、前記肉厚部は、外周の少なくとも一部に、前記一方の主面、及び前記一方の主面に対向する他方の主面を繋ぐ側壁部を有し、前記側壁部が、前記一方の主面から前記他方の主面側に傾斜し、前記他方の主面側の端が、平面視で前記一方の主面の輪郭の外側に形成された第1の斜面と、前記他方の主面から前記一方の主面側に傾斜し、前記一方の主面側の端が、平面視で前記他方の主面の輪郭の外側に形成された第2の斜面と、を有し、前記側壁部の少なくとも一部において、前記第1の斜面の前記他方の主面側の端と、前記第2の斜面の前記一方の主面側の端とが当接し、前記一方の主面に略直交する第一の方向における、前記一方の主面から前記第1の斜面の前記他方の主面側の端までの距離が、前記第一の方向における、前記一方の主面から前記振動部の前記一方の主面側の振動面までの距離より短いことを特徴とする。 [Application Example 1] A piezoelectric vibrating piece according to this application example includes a thick part, and a vibration part connected to the thick part by providing a step on at least one main surface, and formed thinner than the thick part. A piezoelectric vibrating piece in which the thick part and the vibrating part are formed by etching, wherein the thick part is formed on at least a part of an outer periphery of the one main surface and the one main part. A side wall portion that connects the other main surface facing the surface, the side wall portion is inclined from the one main surface to the other main surface side, and the end on the other main surface side is in plan view A first inclined surface formed on the outer side of the contour of the one main surface; and the other main surface is inclined toward the one main surface side, and an end on the one main surface side is the other in plan view A second inclined surface formed outside the contour of the main surface, and at least a part of the side wall portion, The one main surface in a first direction in which the end on the other main surface side of the surface abuts the end on the one main surface side of the second inclined surface and is substantially orthogonal to the one main surface. The distance from the surface to the end on the other main surface side of the first slope is the distance from the one main surface to the vibration surface on the one main surface side of the vibration part in the first direction. It is shorter.
これによれば、圧電振動片は、肉厚部と振動部とがエッチングにより形成され、肉厚部の一方の主面に略直交する第一の方向における、一方の主面から第1の斜面の他方の主面側の端までの距離が、一方の主面から振動部の一方の主面側の振動面までの距離より短い。
このことから、圧電振動片は、平面視で側壁部と振動部とを結ぶ方向における、側壁部の第1の斜面の一方の主面の輪郭から他方の主面側の端までの距離を、従来と比較して短くすることができる。
According to this, the piezoelectric vibrating piece is formed by etching the thick portion and the vibrating portion, and the first inclined surface from one main surface in the first direction substantially orthogonal to one main surface of the thick portion. The distance from the other main surface side to the end on the other main surface side is shorter than the distance from the one main surface to the vibration surface on the one main surface side of the vibration part.
From this, the piezoelectric vibrating piece has a distance from the contour of one main surface of the first inclined surface of the side wall portion to the end on the other main surface side in the direction connecting the side wall portion and the vibrating portion in plan view, It can be shortened compared to the conventional case.
これにより、圧電振動片は、側壁部と振動部とを結ぶ方向の一方の主面の長さを従来より長くできることから、例えば、肉厚部の一方の主面側が接着剤などにより支持部材に固定される際に、肉厚部の一方の主面の接触面積を従来より広くすることができる。
従って、圧電振動片は、支持部材への固定強度を従来より向上させることができる。
As a result, the piezoelectric vibrating piece can be made longer than the conventional one in the direction connecting the side wall portion and the vibrating portion, so that, for example, one main surface side of the thick portion is attached to the support member by an adhesive or the like. When fixed, the contact area of one main surface of the thick portion can be made wider than before.
Therefore, the piezoelectric vibrating piece can improve the fixing strength to the support member as compared with the related art.
また、圧電振動片は、肉厚部の一方の主面の接触面積が従来と同等でよいならば、側壁部と振動部とを結ぶ方向の肉厚部の長さを、従来より短くできる。このことから、圧電振動片は、従来と比較して、振動部のサイズが同じ場合には、外形サイズを小型化することができ、外形サイズが同じ場合には、振動部のサイズを大きくして性能を向上させることができる。 Further, in the piezoelectric vibrating piece, if the contact area of one main surface of the thick portion may be equal to that of the conventional one, the length of the thick portion in the direction connecting the side wall portion and the vibration portion can be made shorter than the conventional one. Therefore, the piezoelectric vibrating piece can be reduced in size when the size of the vibrating portion is the same as in the conventional case, and when the size of the vibrating portion is the same, the size of the vibrating portion is increased. Performance can be improved.
[適用例2]上記適用例にかかる圧電振動片は、平面視で前記側壁部と前記振動部とを結ぶ第二の方向における、前記第2の斜面の前記一方の主面側の端から前記他方の主面の輪郭までの距離が、前記第二の方向における、前記第1の斜面の前記他方の主面側の端から前記一方の主面の輪郭までの距離と略等しいことが好ましい。 [Application Example 2] The piezoelectric vibrating piece according to the application example described above is from the end on the one main surface side of the second inclined surface in a second direction connecting the side wall portion and the vibration portion in a plan view. It is preferable that the distance to the contour of the other main surface is substantially equal to the distance from the end on the other main surface side of the first inclined surface to the contour of the one main surface in the second direction.
これによれば、圧電振動片は、平面視で側壁部と振動部とを結ぶ第二の方向における、第2の斜面の一方の主面側の端から他方の主面の輪郭までの距離が、第1の斜面の他方の主面側の端から一方の主面の輪郭までの距離と略等しい。
このことから、圧電振動片は、第二の方向における、肉厚部の第2の斜面と第1の斜面との長さが略等しいことから、肉厚部を両側から略同時にエッチングすることにより、一回のエッチングで肉厚部の第1の斜面と第2の斜面とを形成できる。
According to this, the piezoelectric vibrating piece has a distance from the end on the one main surface side of the second inclined surface to the contour of the other main surface in the second direction connecting the side wall portion and the vibrating portion in plan view. The distance from the other principal surface side end of the first slope to the contour of one principal surface is approximately equal.
Therefore, in the piezoelectric vibrating piece, the second inclined surface and the first inclined surface of the thick part in the second direction are approximately equal in length, so that the thick part is etched from both sides substantially simultaneously. The first slope and the second slope of the thick part can be formed by one etching.
[適用例3]上記適用例にかかる圧電振動片は、前記第一の方向における、前記一方の主面から前記振動部の前記一方の主面側の前記振動面までの距離が、前記第一の方向における、前記他方の主面から前記振動部の前記他方の主面側の振動面までの距離より長いことが好ましい。 Application Example 3 In the piezoelectric vibrating piece according to the application example described above, the distance from the one main surface to the vibration surface on the one main surface side of the vibration unit in the first direction is In this direction, it is preferable that the distance is longer than the distance from the other main surface to the vibration surface on the other main surface side of the vibration part.
これによれば、圧電振動片は、第一の方向における、一方の主面から一方の主面側の振動面までの距離が、他方の主面から他方の主面側の振動面までの距離より長い。
このことから、圧電振動片は、例えば、肉厚部が接着剤などにより支持部材に固定される際に、他方の主面側より振動部から離れている一方の主面側が固定されることで、振動部の主振動の阻害を低減することができる。
According to this, in the first direction, the piezoelectric vibrating piece has a distance from one main surface to the vibration surface on the one main surface side in the first direction, and a distance from the other main surface to the vibration surface on the other main surface side. Longer.
From this, for example, when the thick portion is fixed to the support member with an adhesive or the like, the piezoelectric vibrating piece is fixed on one main surface side that is farther from the vibration portion than the other main surface side. Inhibition of main vibration of the vibration part can be reduced.
[適用例4]本適用例にかかる圧電デバイスは、適用例1〜3のいずれか一例に記載の圧電振動片を搭載した圧電デバイスであって、前記圧電振動片の前記肉厚部の前記一方の主面側が支持部材に固定されていることを特徴とする。 Application Example 4 A piezoelectric device according to this application example is a piezoelectric device including the piezoelectric vibrating piece according to any one of Application Examples 1 to 3, and the one of the thick portions of the piezoelectric vibrating piece. The main surface side is fixed to the support member.
これによれば、圧電デバイスは、圧電振動片の肉厚部の一方の主面側が支持部材に固定されている。このことから、圧電デバイスは、振動部から離れている一方の主面側が固定されていることで、振動部の主振動の阻害を低減することができる。 According to this, in the piezoelectric device, one main surface side of the thick portion of the piezoelectric vibrating piece is fixed to the support member. From this, the piezoelectric device can reduce the inhibition of the main vibration of the vibration part by fixing one main surface side away from the vibration part.
[適用例5]本適用例にかかる圧電振動片の製造方法は、肉厚部と、該肉厚部に連接し前記肉厚部より薄い振動部とを有し、前記肉厚部と前記振動部とがエッチングにより形成される圧電振動片の製造方法であって、圧電基板の一方の主面をエッチングして前記振動部を形成する振動部形成工程と、前記圧電基板の両方の主面をエッチングして前記振動部に連接する前記肉厚部を形成する肉厚部形成工程と、前記圧電基板から前記肉厚部と前記振動部とを有する前記圧電振動片を個片に分割する分割工程と、を有することを特徴とする。 Application Example 5 A method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece according to this application example includes a thick portion and a vibrating portion that is connected to the thick portion and is thinner than the thick portion. The thick portion and the vibration A method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece in which a portion is formed by etching, wherein a vibrating portion forming step of etching one main surface of a piezoelectric substrate to form the vibrating portion, and both main surfaces of the piezoelectric substrate are formed. A thick part forming step for etching to form the thick part connected to the vibrating part, and a dividing step for dividing the piezoelectric vibrating piece having the thick part and the vibrating part from the piezoelectric substrate into individual pieces. It is characterized by having.
これによれば、圧電振動片の製造方法は、圧電基板の一方の主面をエッチングして振動部を形成し、圧電基板の両方の主面をエッチングして振動部に連接する肉厚部を形成し、圧電基板から肉厚部と振動部とを有する圧電振動片を個片に分割する。
このことから、圧電振動片の製造方法は、適用例1,2に記載した作用・効果を有する圧電振動片を提供することができる。
According to this, in the method of manufacturing the piezoelectric vibrating piece, one main surface of the piezoelectric substrate is etched to form a vibrating portion, and both the main surfaces of the piezoelectric substrate are etched to form a thick portion connected to the vibrating portion. A piezoelectric vibrating piece having a thick portion and a vibrating portion is formed and divided into individual pieces from the piezoelectric substrate.
Thus, the piezoelectric vibrating piece manufacturing method can provide the piezoelectric vibrating piece having the functions and effects described in Application Examples 1 and 2.
[適用例6]上記適用例にかかる圧電振動片の製造方法は、前記振動部形成工程の後に、前記肉厚部形成工程を行うことが好ましい。 Application Example 6 In the method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece according to the application example, it is preferable that the thick portion forming step is performed after the vibrating portion forming step.
これによれば、圧電振動片の製造方法は、振動部形成工程の後に、肉厚部形成工程を行うことから、二回のエッチングで適用例1に記載した作用・効果を有する圧電振動片を提供することができる。 According to this, since the manufacturing method of the piezoelectric vibrating piece performs the thick portion forming step after the vibrating portion forming step, the piezoelectric vibrating piece having the functions and effects described in Application Example 1 is obtained by performing the etching twice. Can be provided.
[適用例7]上記適用例にかかる圧電振動片の製造方法は、前記振動部形成工程と、前記肉厚部形成工程とを略同時に行うことが好ましい。 Application Example 7 In the method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece according to the application example, it is preferable that the vibrating part forming step and the thick part forming step are performed substantially simultaneously.
これによれば、圧電振動片の製造方法は、振動部形成工程と、肉厚部形成工程とを略同時に行うことから、一回のエッチングで適用例1,2に記載した作用・効果を有する圧電振動片を提供することができる。これにより、圧電振動片の製造方法は、圧電振動片の生産性を適用例6より向上できる。 According to this, the method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece performs the vibration part forming step and the thick part forming step substantially simultaneously, and thus has the operations and effects described in Application Examples 1 and 2 with a single etching. A piezoelectric vibrating piece can be provided. As a result, the piezoelectric vibrating piece manufacturing method can improve the productivity of the piezoelectric vibrating piece as compared with Application Example 6.
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
(実施形態)
図1は、本実施形態の圧電振動片の一例としての水晶振動片の構成を示す模式図である。図1(a)は平面図、図1(b)は、図1(a)のA−A線での断面図である。図2は、図1(b)の要部拡大断面図であり、図2(a)、図2(b)とも従来形状を重ね合わせた比較図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a crystal vibrating piece as an example of a piezoelectric vibrating piece according to the present embodiment. FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG. 1B, and FIG. 2A and FIG.
図1に示すように、水晶振動片1は、平面視で矩形形状をしており、肉厚部としての額縁状の枠部2と、枠部2の一方の主面2aに段差を設けることにより、枠部2の内側に連接し枠部2より薄く形成された振動部3とから構成されている。
なお、水晶振動片1は、圧電基板の一例としてのATカット水晶基板を用いてエッチングにより形成されている。また、水晶振動片1は、ATカット水晶基板に複数個が一括して形成された後、個片に分割されることにより得られる。なお、水晶振動片1の製造方法の詳細は後述する。
As shown in FIG. 1, the quartz
The quartz
水晶振動片1の枠部2は、外周に一方の主面2aと一方の主面2aに対向する他方の主面2bとを繋ぐ側壁部2cを有している。側壁部2cは、ATカット水晶基板の状態から一方の主面2a及び他方の主面2bをエッチングすることにより形成されている。
なお、枠部2(ATカット水晶基板)の厚みは、数十μm〜100μm程度の範囲で適宜設定される。また、枠部2の一方の主面2a及び他方の主面2bは、研磨により鏡面状態に仕上げられている。
The
In addition, the thickness of the frame part 2 (AT cut quartz substrate) is appropriately set in the range of about several tens μm to 100 μm. Moreover, one
図1(b)に示すように、側壁部2cは、一方の主面2aから他方の主面2b側に傾斜し、他方の主面2b側の端2fが、平面視で一方の主面2aの輪郭2iの外側に形成された第1の斜面2dを有している。
また、側壁部2cは、他方の主面2bから一方の主面2a側に傾斜し、一方の主面側の端2gが、平面視で他方の主面2bの輪郭2jの外側に形成された第2の斜面2eを有している。
そして、側壁部2cは、第1の斜面2dの他方の主面2b側の端2fと、第2の斜面2eの一方の主面2a側の端2gとが、互いに当接している。なお、この当接位置は、枠部2の厚みの約半分の位置である。
As shown in FIG. 1B, the
Further, the
In the
これにより、図1(b)に示すように、枠部2の側壁部2cの断面形状は、枠部2の一方の主面2a及び他方の主面2bから、枠部2の厚みの中心部分に近づくにつれて、水晶振動片1の外側に徐々に突き出てくる、くさび状の形状に形成されている。
なお、図1(a)に示すように、枠部2の側壁部2cの一部には、ATカット水晶基板から水晶振動片1が個片に分割される際に切断される接続部4が形成されている。
Thereby, as shown in FIG.1 (b), the cross-sectional shape of the
As shown in FIG. 1A, a
振動部3は、ATカット水晶基板の状態から一方の主面2aをエッチングすることにより形成される。振動部3の厚みは、所望の周波数によって数μm〜数十μmの範囲で適宜設定される。
The
なお、枠部2の側壁部2cの第1の斜面2d、第2の斜面2e及び枠部2の振動部3側の側壁部2hが、一方の主面2aまたは他方の主面2bに対して、直角ではなく傾斜して形成されるのは、水晶の結晶軸に対するエッチング異方性によるものである。
この傾斜の度合いは、ATカット水晶基板の結晶軸に対する各側壁部の方位により異なるが、本実施形態では、理解を容易にするために傾斜の度合いを一様として説明する。
The first
Although the degree of inclination varies depending on the orientation of each side wall with respect to the crystal axis of the AT-cut quartz crystal substrate, in the present embodiment, the degree of inclination will be described as uniform for easy understanding.
ここで、側壁部2cは、枠部2の一方の主面2aに略直交する第一の方向における、一方の主面2aから第1の斜面2dの他方の主面2b側の端2fまでの距離L1が、第一の方向における、一方の主面2aから振動部3の、一方の主面2a側の振動面3aまでの距離L2より短く形成されている。
Here, the
これにより、図2(a)に示すように、水晶振動片1は、外形サイズL3を同一とした2点鎖線で示した従来の枠部と比較して、平面視で側壁部2cと振動部3とを結ぶ第二の方向における、枠部2の第1の斜面2dの一方の主面2aの輪郭2iから他方の主面2b側の端2fまでの距離L4が、従来の距離L5と比較して短くなる。
従って、水晶振動片1は、枠部2の一方の主面2aの長さL6が、従来の長さL7と比較して長くなる。
As a result, as shown in FIG. 2A, the quartz
Therefore, in the
上述したように、本実施形態の水晶振動片1は、枠部2と振動部3とがエッチングにより形成され、枠部2の第一の方向における、一方の主面2aから第1の斜面2dの他方の主面2b側の端2fまでの距離L1が、一方の主面2aから振動部3の、一方の主面2a側の振動面3aまでの距離L2より短い。
このことから、水晶振動片1は、枠部2の第1の斜面2dの一方の主面2aの輪郭2iから、他方の主面2b側の端2fまでの距離L4を、従来より短くできる。
As described above, in the quartz
From this, the quartz
これにより、水晶振動片1は、枠部2の一方の主面2aの長さL6が、従来の長さL7より長くなることから、例えば、枠部2の一方の主面2a側が接着剤などにより支持部材に固定される際に、枠部2の一方の主面2aの接触面積を従来より広くすることができる。
従って、水晶振動片1は、支持部材への固定強度を従来より向上させることができる。
Thereby, since the length L6 of the one
Therefore, the quartz
また、図2(b)に示すように、水晶振動片1は、枠部2の一方の主面2aの接触面積が従来と同等(L6=L7)でよいならば、2点鎖線で示した従来の枠部と比較して、枠部2の長さL8を、距離L5と距離L4との差の分、従来より短くできる。
このことから、水晶振動片1は、従来と比較して、振動部3のサイズL9が同じ場合には、外形サイズL3を小型化することができ、外形サイズL3が同じ場合には、振動部3のサイズL9を大きくして性能を向上させることができる。
Further, as shown in FIG. 2B, the quartz
From this, the
なお、水晶振動片1は、一方の主面2aから第1の斜面2dの他方の主面2b側の端2fまでの距離L1が、枠部2の厚みの約半分である場合、枠部2の第1の斜面2dの一方の主面2aの輪郭2iから他方の主面2b側の端2fまでの距離L4と、枠部2の第2の斜面2eの他方の主面2bの輪郭2jから一方の主面2a側の端2gまでの距離L4’とが略等しくなる。
これにより、水晶振動片1は、枠部2を一方の主面2a側及び他方の主面2b側から略同時にエッチングすることにより、一回のエッチングで枠部2の第1の斜面2dと第2の斜面2eとを形成できる。
The
As a result, the quartz
ここで、水晶振動片1の製造方法について図3、図4を参照して説明する。
図3は、水晶振動片1が複数形成されたATカット水晶基板の構成を示す模式図である。図3(a)は、平面図、図3(b)は、図3(a)のB−B線での断面図である。図4は、水晶振動片1の製造方法を工程順に説明する模式断面図である。
Here, a manufacturing method of the
FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of an AT-cut quartz substrate on which a plurality of
図3に示すように、水晶振動片1は、矩形形状のATカット水晶基板5に、升目状に複数個(図3では、9個)が一括して形成されている。なお、水晶振動片1は、接続部4によりATカット水晶基板5に接続されている。水晶振動片1の周囲には、それぞれの接続部4を繋ぐ格子部5aが形成されている。
As shown in FIG. 3, a plurality of crystal vibrating pieces 1 (9 in FIG. 3) are collectively formed on a rectangular AT-
[振動部形成工程]
まず、図4(a)に示すように、ATカット水晶基板5の一方の主面2aの、振動部3が形成される領域以外の領域を、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、レジスト6によりマスクする。
ついで、他方の主面2bの全域をレジスト7によりマスクする。
[Vibration part forming process]
First, as shown in FIG. 4A, a region other than the region where the
Next, the entire area of the other
ついで、図4(b)に示すように、ATカット水晶基板5を図示しないエッチング液に浸漬して、一方の主面2aをエッチングし、振動部3を形成する。なお、エッチング後、レジスト6,7を一旦剥離し、ATカット水晶基板5を清浄にする。
なお、エッチング液には、フッ化水素酸液、またはフッ化アンモニウムとフッ化水素酸の混合液であるバッファードフッ化水素酸液などのフッ酸含有液を用いる。
Next, as shown in FIG. 4B, the AT cut
Note that a hydrofluoric acid-containing liquid such as a hydrofluoric acid liquid or a buffered hydrofluoric acid liquid that is a mixed liquid of ammonium fluoride and hydrofluoric acid is used as the etching liquid.
[枠部形成工程]
ついで、図4(c)に示すように、ATカット水晶基板5の一方の主面2aの、振動部3の領域と枠部2が形成される領域と格子部5aが形成される領域とを、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、レジスト6によりマスクする。
ついで、上記と同様にATカット水晶基板5の他方の主面2bの、振動部3の領域と枠部2が形成される領域と格子部5aが形成される領域とを、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングし、レジスト7によりマスクする。
[Frame part forming step]
Next, as shown in FIG. 4C, the region of the vibrating
Next, using the photolithography technique, the region of the vibrating
ついで、図4(d)に示すように、ATカット水晶基板5をエッチング液に浸漬して、一方の主面2a及び他方の主面2bをエッチングし、枠部2と格子部5aとを形成する。
ついで、レジスト6,7を剥離し、図3に示すATカット水晶基板5に複数個形成された状態の水晶振動片1を得る。
Next, as shown in FIG. 4 (d), the AT-cut
Next, the resists 6 and 7 are peeled off to obtain the
[分割工程]
ついで、水晶振動片1に図示しない電極を形成し、周波数調整などを行った後、ATカット水晶基板5と水晶振動片1との接続部4を切断装置などで切断し、ATカット水晶基板5から、水晶振動片1を個片に分割する。
これらの工程により、図1に示す水晶振動片1を得る。
[Division process]
Next, an electrode (not shown) is formed on the
Through these steps, the
上述したように、水晶振動片1の製造方法は、ATカット水晶基板5の一方の主面2aをエッチングして振動部3を形成し、ATカット水晶基板5の両方の主面2a,2bをエッチングして振動部3に連接する枠部2を形成し、ATカット水晶基板5から水晶振動片1を個片に分割する。
これにより、水晶振動片1の製造方法は、二回のエッチングで前述した効果を有する水晶振動片1を提供することができる。
As described above, in the method of manufacturing the
Thereby, the manufacturing method of the quartz
なお、水晶振動片1の製造方法は、図4(d)に示すように、振動部3の所望の厚みT1がATカット水晶基板5の厚みT2の半分以下であれば、振動部形成工程と枠部形成工程とを一括して一回のエッチングで略同時に行うことが可能である。
つまり、水晶振動片1の製造方法は、振動部3のエッチングと枠部2のエッチングとを略同時に開始し、枠部2の両方の主面2a,2bをエッチングして第1の斜面2dと第2の斜面2eとがATカット水晶基板5の厚みT2の半分の位置で繋がり、側壁部2cが形成された時点で、振動部3の厚みがT2の半分である。
In addition, as shown in FIG.4 (d), if the desired thickness T1 of the
That is, the method for manufacturing the quartz
このことから、水晶振動片1の製造方法は、振動部3の所望の厚みT1がATカット水晶基板5の厚みT2の半分であれば、ここで両工程を終了する。
また、水晶振動片1の製造方法は、振動部3の所望の厚みT1がATカット水晶基板5の厚みT2の半分より薄ければ、振動部3のエッチングと枠部2のエッチングとを継続し、振動部3の厚みが所望の厚みT1になったところで両工程を終了する。
Therefore, in the method for manufacturing the quartz
In addition, if the desired thickness T1 of the vibrating
これによれば、水晶振動片1の製造方法は、振動部形成工程と枠部形成工程とを一括して一回のエッチングで略同時に行うことができることから、水晶振動片1の製造時間を短縮することができる。これにより、水晶振動片1の製造方法は、水晶振動片1の生産性が向上する。
なお、振動部形成工程と枠部形成工程との順序は逆にしてもよい。
According to this, since the manufacturing method of the
In addition, you may reverse the order of a vibration part formation process and a frame part formation process.
ここで、上記実施形態の変形例を説明する。
(変形例)
図5は、変形例の水晶振動片の断面図である。なお上記実施形態との共通部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
Here, the modification of the said embodiment is demonstrated.
(Modification)
FIG. 5 is a cross-sectional view of a modified quartz crystal resonator element. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to a common part with the said embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
図5に示すように、変形例の水晶振動片101は、第一の方向における、枠部2の一方の主面2aから振動部3の一方の主面2a側の振動面3aまでの距離L2が、第一の方向における、枠部2の他方の主面2bから振動部3の他方の主面2b側の振動面3bまでの距離L10より、長くなるように形成されている。
As shown in FIG. 5, the
これによれば、水晶振動片101は、例えば、枠部2が接着剤などにより支持部材に固定される際に、他方の主面2b側より振動部3から離れている一方の主面2a側が固定されることで、振動部3の主振動の阻害を低減することができる。
According to this, for example, when the
なお、上記実施形態、変形例では、枠部2が振動部3の4辺総てを囲むように形成されているが、これに限定するものではなく、枠部2は、振動部3の少なくとも1辺に連接して形成されていればよい。従って、枠部2は、振動部3の3辺を囲むように形成されていてもよく、振動部3の互いに対向する2辺に連接して形成されていてもよい。そして、枠部2は、振動部3の1辺に連接して形成されていてもよい。
In the above-described embodiment and modification, the
ここで、上記水晶振動片1,101のいずれかを搭載した圧電デバイスの一例としての水晶振動子について図6を参照して説明する。
図6は、水晶振動子の概略構成を示す断面図である。なお、水晶振動子に設けられている電極類は省略してある。また、上記実施形態との共通部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。
Here, a quartz crystal resonator as an example of a piezoelectric device on which any one of the quartz
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the crystal resonator. Note that electrodes provided in the crystal resonator are omitted. In addition, the same reference numerals are given to common parts with the above embodiment, and the description thereof is omitted.
図6に示すように、水晶振動子10は、水晶振動片1、パッケージ20などから構成されている。
パッケージ20は、支持部材としてのベース部21、リッド(蓋)部22、接合部23から構成されている。なお、パッケージ20の平面形状は略矩形形状に形成されている。
As shown in FIG. 6, the
The
ベース部21には、セラミックグリーンシートを成形して積層し、焼成した酸化アルミニウム質焼結体などが用いられている。
リッド部22は、コバールなどの金属からなり、パッケージ20内に水晶振動片1が収容された状態で、コバールなどの金属からなる接合部23にシーム溶接されている。なお、接合部23は、ろう付けなどによりベース部21に接合されている。
これらにより、水晶振動子10のパッケージ20内は、気密に封止されている。なお、パッケージ20の内部は、真空または窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスが封入されている。
For the
The lid portion 22 is made of a metal such as kovar, and is seam welded to a
As a result, the inside of the
ベース部21の底面21aには、接着剤30を介して水晶振動片1が搭載されている。この際、水晶振動子10は、水晶振動片1の枠部2の一方の主面2a側がベース部21の底面21aに接着剤30によって固定されている。
これにより、水晶振動子10は、水晶振動片1の振動部3から、枠部2の他方の主面2b側より離れている一方の主面2a側が固定されていることで、振動部3の主振動の阻害を低減することができる。
The quartz
As a result, the
なお、水晶振動子10は、水晶振動片1に代えて水晶振動片101を用いてもよい。また、上記実施形態は、圧電デバイスとして水晶振動子を例にとり説明したが、これに限定するものではなく、水晶発振器、水晶フィルタなどにも適用できる。
The
1…圧電振動片としての水晶振動片、2…肉厚部としての枠部、2a…一方の主面、2b…他方の主面、2c…側壁部、2d…第1の斜面、2e…第2の斜面、2f…第1の斜面の他方の主面側の端、2g…第2の斜面の一方の主面側の端、2h…側壁部、2i…一方の主面の輪郭、2j…他方の主面の輪郭、3…振動部、3a…振動面、L1…一方の主面から第1の斜面の端までの距離、L2…一方の主面から振動面までの距離。
DESCRIPTION OF
本発明は、振動片の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a resonator element .
本発明の第1の形態に係る振動片の製造方法は、振動部と、前記振動部を一体的に支持し、前記振動部よりも厚さの厚い肉厚部と、を含む振動片の製造方法であって、基板を一方の主面側からエッチングして前記振動部に対応する肉薄部を形成する肉薄部形成工程と、前記エッチング加工された基板において、前記肉厚部に対応する領域及び前記肉薄部の表裏の主面をマスクし、当該基板の前記マスクから露出している部分をエッチングする振動片形成工程と、当該エッチング加工された基板から振動片を個片に分割する分割工程と、を含み、前記振動片形成工程は、前記肉薄部形成工程の後に行うことを特徴とする。
本発明の第2の形態に係る振動片の製造方法は、前記肉厚部の外周は、前記肉厚部の一方の主面から他方の主面に亘って、第1の斜面と、第2の斜面と、を有する側壁を含み、前記側壁は、前記第1の斜面の前記他方の主面側の第1の端部と、前記第2の斜面の前記一方の主面側の第2の端部とが接続している接続部を含み、前記肉薄部形成工程は、前記一方の主面と直交する方向を第一の方向とし、前記一方の主面側から前記肉薄部に至る前記第一の方向に沿った距離がL2となるようにエッチングし、前記振動片形成工程は、前記一方の主面側から前記接続部に至る前記第一の方向に沿った距離がL1となるようにエッチングしたとき、L1<L2を満足することを特徴とする。
本発明の第3の形態に係る振動片の製造方法は、前記振動片形成工程は、平面視で、前記側壁と前記振動部とを結ぶ第二の方向における、前記第2の斜面の前記一方の主面側の端から前記他方の主面の輪郭までの距離が、前記第二の方向における、前記第1の斜面の前記他方の主面側の端から前記一方の主面の輪郭までの距離と略等しくなるようにエッチングすることを特徴とする。
本発明の第4の形態に係る振動片の製造方法は、前記肉薄部形成工程の後に、前記他方の主面側から前記振動部に至る前記第一の方向に沿った距離がL10となるように前記他方の主面側から前記肉薄部をエッチングしたとき、L10<L2を満足することを特徴とする。
[適用例1]本適用例にかかる圧電振動片は、肉厚部と、少なくとも一方の主面に段差を設けることにより前記肉厚部に連接し前記肉厚部より薄く形成された振動部とを有し、前記肉厚部と前記振動部とがエッチングにより形成された圧電振動片であって、前記肉厚部は、外周の少なくとも一部に、前記一方の主面、及び前記一方の主面に対向する他方の主面を繋ぐ側壁部を有し、前記側壁部が、前記一方の主面から前記他方の主面側に傾斜し、前記他方の主面側の端が、平面視で前記一方の主面の輪郭の外側に形成された第1の斜面と、前記他方の主面から前記一方の主面側に傾斜し、前記一方の主面側の端が、平面視で前記他方の主面の輪郭の外側に形成された第2の斜面と、を有し、前記側壁部の少なくとも一部において、前記第1の斜面の前記他方の主面側の端と、前記第2の斜面の前記一方の主面側の端とが当接し、前記一方の主面に略直交する第一の方向における、前記一方の主面から前記第1の斜面の前記他方の主面側の端までの距離が、前記第一の方向における、前記一方の主面から前記振動部の前記一方の主面側の振動面までの距離より短いことを特徴とする。
A method for manufacturing a resonator element according to a first aspect of the present invention is a method for manufacturing a resonator element including a vibrating portion and a thick portion that supports the vibrating portion integrally and is thicker than the vibrating portion. A method of etching a substrate from one main surface side to form a thin portion corresponding to the vibrating portion; and a region corresponding to the thick portion in the etched substrate; Masking the front and back main surfaces of the thin portion and etching a vibrating piece forming step of exposing the portion of the substrate exposed from the mask; and dividing step of dividing the vibrating piece into individual pieces from the etched substrate The vibrating piece forming step is performed after the thin portion forming step.
In the method of manufacturing the resonator element according to the second aspect of the invention, the outer periphery of the thick portion extends from one main surface to the other main surface of the thick portion, The side wall includes a first end portion on the other main surface side of the first inclined surface and a second end surface on the one main surface side of the second inclined surface. The thin portion forming step includes a first portion in a direction orthogonal to the one main surface, and the thin portion is formed from the one main surface side to the thin portion. Etching is performed so that the distance along one direction is L2, and the vibrating piece forming step is performed so that the distance along the first direction from the one main surface side to the connection portion is L1. When etched, L1 <L2 is satisfied.
In the method for manufacturing a resonator element according to the third aspect of the present invention, in the resonator element forming step, the one of the second inclined surfaces in a second direction connecting the side wall and the vibrating portion in a plan view. The distance from the main surface side end of the first main surface side to the contour of the other main surface in the second direction from the other main surface side end of the first inclined surface to the contour of the one main surface Etching is performed to be approximately equal to the distance.
In the method for manufacturing the resonator element according to the fourth aspect of the invention, the distance along the first direction from the other principal surface side to the vibrating portion is L10 after the thin portion forming step. When the thin portion is etched from the other main surface side, L10 <L2 is satisfied.
[Application Example 1] A piezoelectric vibrating piece according to this application example includes a thick part, and a vibration part connected to the thick part by providing a step on at least one main surface, and formed thinner than the thick part. A piezoelectric vibrating piece in which the thick part and the vibrating part are formed by etching, wherein the thick part is formed on at least a part of an outer periphery of the one main surface and the one main part. A side wall portion that connects the other main surface facing the surface, the side wall portion is inclined from the one main surface to the other main surface side, and the end on the other main surface side is in plan view A first inclined surface formed on the outer side of the contour of the one main surface; and the other main surface is inclined toward the one main surface side, and an end on the one main surface side is the other in plan view A second inclined surface formed outside the contour of the main surface, and at least a part of the side wall portion, The one main surface in a first direction in which the end on the other main surface side of the surface abuts the end on the one main surface side of the second inclined surface and is substantially orthogonal to the one main surface. The distance from the surface to the end on the other main surface side of the first slope is the distance from the one main surface to the vibration surface on the one main surface side of the vibration part in the first direction. It is shorter.
Claims (7)
前記肉厚部は、外周の少なくとも一部に、前記一方の主面、及び前記一方の主面に対向する他方の主面を繋ぐ側壁部を有し、
前記側壁部が、前記一方の主面から前記他方の主面側に傾斜し、前記他方の主面側の端が、平面視で前記一方の主面の輪郭の外側に形成された第1の斜面と、
前記他方の主面から前記一方の主面側に傾斜し、前記一方の主面側の端が、平面視で前記他方の主面の輪郭の外側に形成された第2の斜面と、を有し、
前記側壁部の少なくとも一部において、前記第1の斜面の前記他方の主面側の端と、前記第2の斜面の前記一方の主面側の端とが当接し、
前記一方の主面に略直交する第一の方向における、前記一方の主面から前記第1の斜面の前記他方の主面側の端までの距離が、前記第一の方向における、前記一方の主面から前記振動部の前記一方の主面側の振動面までの距離より短いことを特徴とする圧電振動片。 A thick portion, and a vibration portion connected to the thick portion and formed thinner than the thick portion by providing a step on at least one main surface, and the thick portion and the vibration portion are A piezoelectric vibrating piece formed by etching,
The thick portion has, on at least a part of the outer periphery, a side wall portion connecting the one main surface and the other main surface facing the one main surface,
The side wall portion is inclined from the one main surface toward the other main surface, and an end on the other main surface side is formed outside the outline of the one main surface in a plan view. The slope,
A second inclined surface that is inclined from the other principal surface to the one principal surface side, and an end on the one principal surface side is formed outside the outline of the other principal surface in a plan view. And
In at least a part of the side wall, an end on the other main surface side of the first inclined surface and an end on the one main surface side of the second inclined surface are in contact with each other,
In the first direction substantially orthogonal to the one main surface, the distance from the one main surface to the end on the other main surface side of the first slope is the one direction in the first direction. A piezoelectric vibrating piece having a length shorter than a distance from a main surface to a vibration surface on the one main surface side of the vibration unit.
圧電基板の一方の主面をエッチングして前記振動部を形成する振動部形成工程と、
前記圧電基板の両方の主面をエッチングして前記振動部に連接する前記肉厚部を形成する肉厚部形成工程と、
前記圧電基板から前記肉厚部と前記振動部とを有する前記圧電振動片を個片に分割する分割工程と、を有することを特徴とする圧電振動片の製造方法。 A method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece having a thick part and a vibrating part connected to the thick part and thinner than the thick part, wherein the thick part and the vibrating part are formed by etching,
A vibrating part forming step of etching one main surface of the piezoelectric substrate to form the vibrating part;
A thick part forming step of etching both main surfaces of the piezoelectric substrate to form the thick part connected to the vibrating part;
A method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece, comprising: a dividing step of dividing the piezoelectric vibrating piece having the thick portion and the vibrating portion from the piezoelectric substrate into individual pieces.
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