JP2014230053A - 圧電素子ウエハ形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電気的特性が良く、生産性を向上させる圧電素子ウエハ形成方法を提供する。【解決手段】圧電素子ウエハ１００の形成方法は、圧電ウエハ１０の表裏の主面に、傾斜面を有した圧電素子１となる部分を、円板部と、円板部の両主面に円錐台部が設けられた回転刃２０を用いて形成する圧電素子形成工程を行い、次に、圧電素子１となる部分が設けられた圧電ウエハ１０の表裏の主面を研磨する圧電素子ウエハ研摩工程を行うことを含んで構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、圧電デバイスに用いられる圧電素子ウエハの形成方法に関するものである。

従来より、圧電デバイスに用いられる圧電素子などの小さい電子部品の外形は、例えばインゴットからなる被加工物を複数枚のウエハに切断し、このウエハを研磨機で研磨したのち小割をし、エッチング後に個片化することにより圧電素子を設けることができる。また、これらの圧電素子は、振動エネルギーを圧電素子の中心に集中させるため圧電素子の主面の中央部が圧電素子の主面の端部より厚く形成されている。また、この形状を形成するために圧電素子は、例えばベベル加工などが施される。

ベベル加工方法は、円柱状の筒体の形状をした研磨容器内に圧電素子と研磨剤とを入れ、研磨容器を、研磨容器の両端面の平面中心を通る直線を中心線としたときこの中心線を回転軸として回転させ、研磨容器内の内壁に留まった研磨剤によって、圧電素子の主面の端部を研磨容器内の内壁に添った形に研磨する方法である（例えば、特許文献1参照）。この方法によって、圧電素子は、圧電素子の主面の中央部が圧電素子の主面の端部より厚く形成される。なお、研磨容器は、球体の形状としたものも提案されている。

特開２００２−０１８６９８号公報

しかしながら、従来のベベル加工方法は、個片化された圧電素子が研磨容器の内壁を滑ることで研磨されるため、ベベル加工のばらつきが生じる場合があった。また、研磨容器内の圧電素子の挙動をコントロールできないため、偏摩耗による電気的特性の劣化の要因となっていた。また、個片化された圧電素子は、圧電素子自体が軽いため圧電素子の研磨が進みにくく、ベベル加工に時間がかかっていた。
そこで、本発明は、前記問題を解決し、特性が良く、生産性を向上させる圧電素子ウエハ形成方法を提供することを課題とする。

本発明によれば、圧電素子ウエハ形成方法は、圧電ウエハの表裏の主面に傾斜面を有した圧電素子となる部分を回転刃を用いて形成する圧電素子形成工程と、圧電素子となる部分が設けられた圧電ウエハの表裏の主面を研磨する圧電素子ウエハ研摩工程とを含んで構成されていることを特徴とする。
また、本発明の回転刃が円板部と、円板部の両主面に圧電素子となる部分に有する傾斜面に対応させた傾斜面となる円錐台部が設けられ、２つの円錐台部と円板部とで凸部が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、圧電素子ウエハ形成方法において、圧電素子となる外形形状に添って切断溝と傾斜面が形成されることにより、圧電素子に従来のベベル加工を行った状態、すなわち圧電素子の主面の中央部が圧電素子の主面の端部より厚く設けられる状態を精度良く形成することができる。さらに圧電ウエハの表裏の主面を研磨することにより、回転刃で研削されて荒くなった面を滑らかにすることができる。よって、圧電素子の電気的特性が向上することとなる。また、本発明は、回転刃によって圧電ウエハ上に複数の圧電素子を形成させることができるため、従来の圧電素子の形成方法と比べ生産性を向上させることができる。

本発明の実施形態における圧電素子ウエハ形成方法の工程を示す図であり、（ａ）は圧電ウエハの状態を示す図であり、（ｂ）は回転刃を用い、圧電ウエハの表裏の主面に圧電素子となる外形形状に添って切断溝と傾斜面を形成した状態を示す図であり、（ｃ）は圧電ウエハの表裏の主面を研磨した状態を示す図である。 本発明の実施形態における回転刃の一例を示す斜視図である。 本発明の実施形態における圧電素子ウエハの一部を示す斜視図である。

以下、本発明のいくつかの例示的な実施形態について、図面を参照して説明する。なお、同一要素には同一の符号を付し重複する説明を省略する。また、構成を明確にするために誇張して図示している。なお、本実施形態における主面とは、複数の圧電素子が形成される圧電ウエハにおいて、最も広い面およびこの面と平行する平面のことである。

図１（ａ）〜（ｃ）に示されているように、本発明の実施形態における圧電素子ウエハ形成方法は、回転刃２０を用いて圧電素子を形成する圧電素子形成工程と、研磨装置によって圧電素子ウエハを研磨する圧電素子ウエハ研摩工程とを含んで構成されている。また、圧電素子ウエハ１００は、圧電ウエハ１０に圧電素子１を複数個並べた状態で形成されている。

図１（ａ）に示されているように圧電ウエハ１０は、例えば結晶軸に対し所定の角度で切断された平板状の水晶よりなり、ポリッシュ加工により荒らされた層を取り除くために、例えばライトエッチング加工が施されている。

また、図２に示されているように回転刃２０は、例えば樹脂に工業用ダイヤモンドを埋没させたダイヤモンドブレードで形成されており、円板部２１と、円板部２１の両主面に圧電素子１となる部分に有する傾斜面に対応させた傾斜面となる円錐台部２２が設けられ、２つの円錐台部２２と円板部２１とで凸部が設けられている。よって、回転刃２０の２つの円錐台部２２と円板部２１とで形成された凸部は切断溝を形成し、円錐台部２２の傾斜面は圧電素子となる部分の傾斜面を形成する。また、回転刃２０で圧電ウエハ１０をハーフカットすると、圧電ウエハ１０の圧電素子１となる表裏主面部を研削するため、回転刃２０に設けられた傾斜面が圧電素子１となる表裏主面部の端部から中央部にかけて転写されることとなる。したがって、回転刃２０で切削された圧電素子１となる部分の断面は、圧電素子１となる主面の端部から圧電素子１となる主面の中央部に向かって厚さが増していくように形成されることとなる。なお、回転刃２０で圧電ウエハ１０をハーフカットするとは、圧電ウエハ１０の厚みの１/３程度を残した状態に圧電ウエハ１０の表裏主面を回転刃２０で切削することである。また、回転刃２０に設けられた傾斜面の角度は、回転刃２０の円板の板面を基準にして６０°傾斜されている。

［圧電素子形成工程］
図１（ｂ）に示すように、圧電素子形成工程は、回転刃２０を用い、圧電ウエハ１０の表裏主面に複数の圧電素子１となる部分を形成する工程である。また、この工程は、圧電素子１となる外形形状に添って切断溝が形成されるとともに、圧電素子１となる表裏主面部に傾斜面を形成する工程でもある。なお、この傾斜面は、圧電ウエハ１０の圧電素子１となる表裏主面の端部から中央部にかけて所望の角度で切削し、圧電素子１となる主面の中央部が圧電素子１となる主面の端部より厚く設けられる状態を形成する。また、切断溝の形成は、例えば圧電ウエハ１０の厚みの１/３程度を残して切削することにより形成される。また、圧電ウエハ１０の厚みの１/３程度を残すことにより圧電素子ウエハ研摩工程で圧電素子ウエハ１００が割れるのを防ぐことができる。

また、圧電素子１の形成方法は、まず、圧電ウエハ１０の表裏主面に回転刃２０を当てて直線状に切削し切断溝および圧電素子１となる部分の表裏主面に傾斜面を形成する。次に、所望の圧電素子１の縦幅だけずれており、切削した切断溝に平行な切断溝を回転刃２０によって切削する。なお、前記切削を圧電ウエハ１０に所望の個数が得られるまで複数回繰り返す。次に、最初に切削した切断溝に対し垂直方向に回転刃２０を当てて直線状に切削し切断溝および圧電素子１となる部分の表裏主面に傾斜面を形成する。次に、所望の圧電素子１の横幅だけずれており、最初に切削した切断溝に対し垂直方向に切削した切断溝に平行な切断溝を回転刃２０によって切削する。なお、前記切削を圧電ウエハ１０に所望の個数が得られるまで複数回繰り返す。この方法によって圧電素子１となる主面の中央部が圧電素子１となる主面の端部より厚く設けられた複数の圧電素子１が形成される。

［圧電素子ウエハ研摩工程］
図１（ｃ）に示すように、圧電素子ウエハ研摩工程は、圧電素子ウエハ１００の表裏主面を自動研磨制御装置によって圧電素子１となる部分が所望の周波数となる厚さまで研磨する工程である。

また、自動研磨制御装置は、周波数を測定する端子が設けられた上定盤と、上定盤と同一の外形形状を有した下定盤と、圧電素子ウエハ１００を収納した研磨用キャリアとから構成されていて、上定盤と下定盤との間に研磨用キャリアを挟み込み、液状の研磨剤を加えながら上定盤と下定盤とを相反する方向に回転させるとともに、研磨用キャリアも自転をしながら圧電素子ウエハ１００を研磨する装置である。なお、圧電素子ウエハ１００の研磨量は、研磨を行いながら上定盤に設けられた周波数を測定する端子より圧電ウエハ１０の圧電素子１となる部分の周波数を測定して研磨量を調整する。

図３に示すように、本発明の実施形態に係る圧電素子ウエハ形成方法を構成したことにより、圧電ウエハ１０に圧電素子１の主面の中央部が圧電素子１の主面の端部より厚く設けられた圧電素子１を複数形成することができる。よって、従来の圧電素子１の形成方法と比べ生産性が向上することとなる。また、本発明の実施形態にかかる圧電素子ウエハ形成方法は、圧電素子１の外形形状を高い精度で形成するだけではなく、圧電素子１の表裏主面が滑らかな状態になる。つまり、圧電素子ウエハ１００を研磨する際、圧電素子１の表裏主面に設けられた傾斜面にも研磨剤が入り込むことになり、さらに上定盤、下定盤および研磨用キャリアが回転することにより傾斜面に入った研磨剤が移動することとなる。よって、研磨剤は、圧電素子１の表裏主面に設けられた傾斜面の表面を研磨する。そのため、圧電素子１の表裏主面に設けられた傾斜面の表面は研磨され、圧電素子１の表裏主面が滑らかな状態となる。したがって、圧電素子１の電気的特性が向上することとなる。

なお、本発明はこれに限定されず、適宜変更可能である。
例えば、実施形態の変形例として、圧電素子１の中央部平面が所望の大きさであれば、回転刃２０の円板の板面を基準にして傾斜面を６０°より大きく傾斜させていてもよい。

１ 圧電素子
１０ 圧電ウエハ
２０ 回転刃
２１ 円板部
２２ 円錐台部
１００ 圧電素子ウエハ

Claims (2)

1. 圧電ウエハの表裏の主面に傾斜面を有した圧電素子となる部分を回転刃を用いて形成する圧電素子形成工程と、
   前記圧電素子となる部分が設けられた前記圧電ウエハの表裏の主面を研磨する圧電素子ウエハ研摩工程とを含んで構成されていることを特徴とする圧電素子ウエハ形成方法。
2. 前記回転刃が円板部と、
   前記円板部の両主面に前記圧電素子となる部分に有する傾斜面に対応させた傾斜面となる円錐台部が設けられ、
   ２つの前記円錐台部と前記円板部とで凸部が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の圧電素子ウエハ形成方法。

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