JP2017092569A - 圧電振動片の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】個片化時に圧電振動片が損傷することを防止できる圧電振動片の製造方法を提供する。【解決手段】圧電振動片３の製造方法は、ウエハ６０に、圧電板３０と、連結部６１を介して圧電板３０を支持するフレーム部６２と、を形成する外形形成工程と、圧電板３０に対して一対の励振電極を形成するとともに、圧電板３０から連結部６１を通ってフレーム部６２まで延出し、一対の励振電極に対してそれぞれ電気的に接続する一対の延出電極４７，４８を形成する電極形成工程と、連結部６１を切断して、圧電板３０を個片化する個片化工程と、を備える。電極形成工程では、一対の延出電極４７，４８を、連結部６１の側面６１ｂ上に形成する。【選択図】図８
Description
本発明は、圧電振動片の製造方法に関するものである。
例えば、携帯電話や携帯情報端末機器等の電子機器には、時刻源や制御信号等のタイミング源、リファレンス信号源等に用いられるデバイスとして、水晶等を利用した圧電振動子が用いられる。この種の圧電振動子として、キャビティが形成されたパッケージ内に圧電振動片を気密封止したものが知られている。近年では、電子機器の小型化に伴い、圧電振動子および圧電振動片の小型化への要求が益々高まりつつある。
例えば、特許文献１に記載されたように、圧電振動片は、圧電材料からなるウエハを利用して一度に複数製造される。このとき、圧電振動片は、圧電板を支持するフレーム部に対して連結部を介して連結された状態で形成される。ウエハの一方主面上には、圧電板から連結部を通ってフレーム部まで延出する一対の延出電極が各圧電振動片に対応して形成される。圧電振動片は、フレーム部上の延出電極にプローブ等を押し当てる等して周波数を測定される。その後、圧電振動片は、連結部において切断されて、個片化される。
ところで、圧電振動片は、その小型化に伴って各部の強度が低下する場合がある。このため、圧電振動片は、個片化時に連結部を介して作用する応力により損傷するおそれがある。したがって、連結部は、容易に切断可能となるように、より幅狭に形成されるのが望ましい。
しかしながら、従来技術にあっては、連結部の一方主面上には一対の延出電極が並んで形成されているため、延出電極のパターニングの精度上、一対の延出電極間の短絡を防止しつつ、連結部の幅を狭くするには限界がある。したがって、従来技術の圧電振動片の製造方法にあっては、圧電振動片を小型化しつつ、個片化時に圧電振動片が損傷することを防止するという点で課題がある。
そこで本発明は、個片化時に圧電振動片が損傷することを防止できる圧電振動片の製造方法を提供するものである。
本発明の圧電振動片の製造方法は、圧電板と、前記圧電板上に形成され、所定の駆動電圧が印加されたときに前記圧電板を振動させる一対の励振電極と、を有する圧電振動片を、圧電材料からなるウエハを利用して製造する圧電振動片の製造方法であって、前記ウエハに、前記圧電板と、連結部を介して前記圧電板を支持するフレーム部と、を形成する外形形成工程と、前記ウエハの主面上および側面上に電極膜をパターニングして、前記圧電板に対して前記一対の励振電極を形成するとともに、前記圧電板から前記連結部を通って前記フレーム部まで延出し、前記一対の励振電極に対してそれぞれ電気的に接続する一対の延出電極を形成する電極形成工程と、前記連結部を切断して、前記圧電板を個片化する個片化工程と、を備え、前記電極形成工程では、前記一対の延出電極のうち少なくともいずれか一方の延出電極を、前記連結部の側面上に形成する、ことを特徴とする。
本発明によれば、少なくとも一方の延出電極を連結部の側面上に形成するので、一対の延出電極が連結部の主面上において近接した位置に形成されることを防止できる。これにより、一対の延出電極が短絡することを防止しつつ、一対の延出電極が連結部の一方主面上に形成された従来技術と比較して連結部の幅を狭く形成することができる。したがって、連結部を容易に切断することが可能となり、個片化時に圧電振動片が損傷することを防止できる。
上記の圧電振動片の製造方法において、前記外形形成工程では、前記連結部の側面に、前記ウエハの主面に対して傾斜した面を有する異形部が形成され、前記電極形成工程では、前記一対の延出電極のうち少なくともいずれか一方の延出電極を前記異形部に形成する、ことが望ましい。
水晶等の圧電材料を外形形成工程においてウェットエッチング加工すると、例えば連結部と圧電板との境界部の隅等に、エッチング残りとして、圧電材料の自然結晶面からなる異形部が形成される場合がある。本発明によれば、連結部の側面における異形部に延出電極を形成するので、一対の延出電極が連結部の主面上において近接した位置に形成されることを防止できる。これにより、一対の延出電極が短絡することを防止しつつ、従来技術と比較して連結部の幅を狭く形成することができる。したがって、連結部を容易に切断することが可能となり、個片化時に圧電振動片が損傷することを防止できる。
上記の圧電振動片の製造方法において、前記外形形成工程では、前記フレーム部から前記圧電板に向かって幅が狭くなるように前記連結部を形成し、前記電極形成工程では、前記連結部のうち幅が最も狭くなる幅狭部の側面に、前記一対の延出電極のうち少なくともいずれか一方の延出電極を形成する、ことが望ましい。
本発明によれば、連結部のうち幅が最も狭くなる幅狭部の側面に延出電極を形成するので、一対の延出電極が近接した位置に形成されることをより確実に防止できる。これにより、一対の延出電極が短絡することを防止しつつ、従来技術と比較して連結部の幅をより狭く形成することができる。したがって、連結部をより容易に切断することが可能となり、個片化時に圧電振動片が損傷することを防止できる。
本発明によれば、少なくとも一方の延出電極を連結部の側面上に形成するので、一対の延出電極が連結部の主面上において近接した位置に形成されることを防止できる。これにより、一対の延出電極が短絡することを防止しつつ、一対の延出電極が連結部の一方主面上に形成された従来技術と比較して連結部の幅を狭く形成することができる。したがって、連結部を容易に切断することが可能となり、個片化時に圧電振動片が損傷することを防止できる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（圧電振動子）
図１は、実施形態に係る圧電振動子の外観斜視図である。図２は、実施形態に係る圧電振動子の内部構成図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。図４は、実施形態に係る圧電振動子の分解斜視図である。
（圧電振動子）
図１は、実施形態に係る圧電振動子の外観斜視図である。図２は、実施形態に係る圧電振動子の内部構成図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。図４は、実施形態に係る圧電振動子の分解斜視図である。
図１から図４に示すように、本実施形態の圧電振動子１は、内部に気密封止されたキャビティＣを有するパッケージ２と、キャビティＣ内に収容された圧電振動片３と、を備えたセラミックパッケージタイプの表面実装型振動子とされている。
なお、圧電振動子１は、平面視直方体状に形成されており、本実施形態では平面視において圧電振動子１の長手方向を長手方向Ｌといい、短手方向を幅方向Ｗといい、これら長手方向Ｌおよび幅方向Ｗに対して直交する方向を厚さ方向Ｔという。
なお、圧電振動子１は、平面視直方体状に形成されており、本実施形態では平面視において圧電振動子１の長手方向を長手方向Ｌといい、短手方向を幅方向Ｗといい、これら長手方向Ｌおよび幅方向Ｗに対して直交する方向を厚さ方向Ｔという。
図３に示すように、パッケージ２は、パッケージ本体５と、パッケージ本体５に対して接合されるとともに、パッケージ本体５との間にキャビティＣを形成する封口板６と、を備えている。
パッケージ本体５は、互いに重ね合わされた状態で接合された第１ベース基板１０および第２ベース基板１１と、第２ベース基板１１上に接合されたシールリング１２と、を備えている。
パッケージ本体５は、互いに重ね合わされた状態で接合された第１ベース基板１０および第２ベース基板１１と、第２ベース基板１１上に接合されたシールリング１２と、を備えている。
図４に示すように、第１ベース基板１０および第２ベース基板１１の四隅には、平面視１／４円弧状の切欠部１５が、両ベース基板１０，１１の厚さ方向の全体に亘って形成されている。これら第１ベース基板１０および第２ベース基板１１は、例えばウエハ状のセラミック基板を２枚重ねて接合した後、両セラミック基板を貫通する複数のスルーホールを行列状に形成し、その後、各スルーホールを基準としながら両セラミック基板を格子状に切断することで作製される。その際、スルーホールが４分割されることで、切欠部１５となる。
なお、第１ベース基板１０および第２ベース基板１１はセラミックス製としたが、その具体的なセラミックス材料としては、例えばアルミナ製のＨＴＣＣ（Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−Ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ）や、ガラスセラミックス製のＬＴＣＣ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−Ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ）等が挙げられる。
図３に示すように、第１ベース基板１０の上面は、キャビティＣの底面に相当する。
第２ベース基板１１は、第１ベース基板１０に重ねられており、第１ベース基板１０に対して焼結などにより結合されている。すなわち、第２ベース基板１１は、第１ベース基板１０と一体化されている。
第２ベース基板１１は、第１ベース基板１０に重ねられており、第１ベース基板１０に対して焼結などにより結合されている。すなわち、第２ベース基板１１は、第１ベース基板１０と一体化されている。
図４に示すように、第２ベース基板１１には、貫通部１１ａが形成されている。貫通部１１ａは、四隅が丸みを帯びた平面視長方形状に形成されている。貫通部１１ａの内側面は、キャビティＣの側壁の一部を構成している（図３参照）。貫通部１１ａの幅方向Ｗ両側の内側面には、内方に突出する実装部１４Ａ，１４Ｂが設けられている。実装部１４Ａ，１４Ｂは、貫通部１１ａの長手方向Ｌの略中央に形成されている。
シールリング１２は、第１ベース基板１０および第２ベース基板１１の外形よりも一回り小さい導電性の枠状部材であり、第２ベース基板１１の上面に接合されている。具体的には、シールリング１２は、銀ロウ等のロウ材や半田材等による焼付けによって第２ベース基板１１上に接合、あるいは、第２ベース基板１１上に形成（例えば、電解メッキや無電解メッキの他、蒸着やスパッタリング等により）された金属接合層に対する溶着等によって接合されている。
シールリング１２の材料としては、例えばニッケル基合金等が挙げられ、具体的にはコバール、エリンバー、インバー、４２−アロイ等から選択すれば良い。特に、シールリング１２の材料としては、セラミックス製とされている第１ベース基板１０および第２ベース基板１１に対して熱膨張係数が近いものを選択することが好ましい。例えば、第１ベース基板１０および第２ベース基板１１として、熱膨張係数６．８×１０-6／℃のアルミナを用いる場合には、シールリング１２としては、熱膨張係数５．２×１０-6／℃のコバールや、熱膨張係数４．５〜６．５×１０-6／℃の４２−アロイを用いることが好ましい。
図３に示すように、封口板６は、シールリング１２上に重ねられた導電性基板であり、シールリング１２に対する接合によってパッケージ本体５に対して気密に接合されている。封口板６、シールリング１２、第２ベース基板１１の貫通部１１ａ、および第１ベース基板１０の上面により画成された空間は、気密に封止されたキャビティＣとして機能する。
封口板６の溶接方法としては、例えばローラ電極を接触させることによるシーム溶接や、レーザー溶接、超音波溶接等が挙げられる。また、封口板６とシールリング１２との溶接をより確実なものとするため、互いになじみの良いニッケルや金等の接合層を、少なくとも封口板６の下面と、シールリング１２の上面とにそれぞれ形成することが好ましい。
図４に示すように、第２ベース基板１１の実装部１４Ａ，１４Ｂの上面には、圧電振動片３との接続電極である一対の電極パッド２０Ａ，２０Ｂが形成されている。また、第１ベース基板１０の下面には、一対の外部電極２１Ａ，２１Ｂが長手方向Ｌに間隔をあけて形成されている。電極パッド２０Ａ，２０Ｂおよび外部電極２１Ａ，２１Ｂは、例えば蒸着やスパッタリング等で形成された単一金属による単層膜、または異なる金属が積層された積層膜であり、不図示の配線を介して互いにそれぞれ導通している。
（圧電振動片）
図５は、実施形態に係る圧電振動片の平面図である。
図５に示すように、圧電振動片３は、圧電板３０と、圧電板３０上に形成された電極４１〜４８と、を主に備える。なお、圧電振動子１の長手方向Ｌ、幅方向Ｗおよび厚さ方向Ｔは、圧電振動片３の長手方向、幅方向および厚さ方向と一致している。したがって、以下の説明では、圧電振動片３の長手方向、幅方向および厚さ方向の各方向について、圧電振動子１の長手方向Ｌ、幅方向Ｗおよび厚さ方向Ｔの各方向と同一の符号を付して説明する。
図５は、実施形態に係る圧電振動片の平面図である。
図５に示すように、圧電振動片３は、圧電板３０と、圧電板３０上に形成された電極４１〜４８と、を主に備える。なお、圧電振動子１の長手方向Ｌ、幅方向Ｗおよび厚さ方向Ｔは、圧電振動片３の長手方向、幅方向および厚さ方向と一致している。したがって、以下の説明では、圧電振動片３の長手方向、幅方向および厚さ方向の各方向について、圧電振動子１の長手方向Ｌ、幅方向Ｗおよび厚さ方向Ｔの各方向と同一の符号を付して説明する。
圧電板３０は、水晶やタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料から形成されている。圧電板３０は、一対の振動腕部（第１振動腕部３１および第２振動腕部３２）と、基部３５と、一対の支持腕部（第１支持腕部３３および第２支持腕部３４）と、を備えている。圧電板３０は、長手方向Ｌに沿う中心軸Ｏに対して、厚さ方向Ｔから見た平面視形状が略対称となるように形成されている。なお、本実施形態では、圧電板３０を形成する圧電材料として水晶を例に挙げて説明する。
各振動腕部３１，３２は、長手方向Ｌに延在するとともに幅方向Ｗに並んで平行に配置されている。各振動腕部３１，３２は、基端部を固定端とし、先端部を自由端として振動する。各振動腕部３１，３２は、基端に位置する本体部３１Ａ，３２Ａと、先端に位置する錘部３１Ｂ，３２Ｂと、を有している。
各振動腕部３１，３２の本体部３１Ａ，３２Ａは、それぞれ各振動腕部３１，３２の基端部から長手方向Ｌに沿って延出している。本体部３１Ａ，３２Ａには、溝部３７が形成されている。溝部３７は、本体部３１Ａ，３２Ａの両主面上において、厚さ方向Ｔに凹むとともに、長手方向Ｌに沿って延在している。溝部３７は、各振動腕部３１，３２の基端部から、本体部３１Ａ，３２Ａの先端に亘って形成されている。
各振動腕部３１，３２の本体部３１Ａ，３２Ａの外表面上には、２系統の励振電極（第１励振電極４１および第２励振電極４２）が設けられている。各励振電極４１，４２は、所定の駆動電圧が印加されたときに、各振動腕部３１，３２を幅方向Ｗに振動させる。各励振電極４１，４２は、互いに電気的に絶縁された状態でパターニングされている。
具体的に、第１振動腕部３１の溝部３７上と、第２振動腕部３２の両側面上と、に第１励振電極４１が主に形成されている。また、第１振動腕部３１の両側面上と、第２振動腕部３２の溝部３７上と、に第２励振電極４２が主に形成されている。
具体的に、第１振動腕部３１の溝部３７上と、第２振動腕部３２の両側面上と、に第１励振電極４１が主に形成されている。また、第１振動腕部３１の両側面上と、第２振動腕部３２の溝部３７上と、に第２励振電極４２が主に形成されている。
各振動腕部３１，３２の錘部３１Ｂ，３２Ｂは、それぞれ本体部３１Ａ，３２Ａの先端から長手方向Ｌに沿って延出している。錘部３１Ｂ，３２Ｂは、平面視矩形状であって、幅方向Ｗにおける幅が本体部３１Ａ，３２Ａよりも広くなっている。これにより、各振動腕部３１，３２の先端の質量および振動時の慣性モーメントを増大させることができるので、錘部３１Ｂ，３２Ｂを有しない圧電振動片と比較して各振動腕部３１，３２を短縮することができる。
錘部３１Ｂ，３２Ｂの主面上には、重り金属膜５０が形成されている。重り金属膜５０は、各振動腕部３１，３２の先端における質量を増加させ、各振動腕部３１，３２を短縮したときに、共振周波数の上昇を抑制するために設けられている。本実施形態では、重り金属膜５０は、第１励振電極４１または第２励振電極４２と一体に形成されている。
基部３５は、各振動腕部３１，３２の基端部同士を一体に接続している。
各支持腕部３３，３４は、平面視でＬ字状に形成され、基部３５および各振動腕部３１，３２（本体部３１Ａ，３２Ａ）を幅方向Ｗの外側から取り囲んでいる。具体的に、各支持腕部３３，３４は、基部３５における幅方向Ｗの両側面から幅方向Ｗの外側に向けて突設された後、長手方向Ｌに沿って各振動腕部３１，３２と平行に延在している。
各支持腕部３３，３４は、平面視でＬ字状に形成され、基部３５および各振動腕部３１，３２（本体部３１Ａ，３２Ａ）を幅方向Ｗの外側から取り囲んでいる。具体的に、各支持腕部３３，３４は、基部３５における幅方向Ｗの両側面から幅方向Ｗの外側に向けて突設された後、長手方向Ｌに沿って各振動腕部３１，３２と平行に延在している。
各支持腕部３３，３４の主面上には、圧電振動片３をパッケージ２に実装する際のマウント部として、マウント電極（第１マウント電極４３および第２マウント電極４４）がそれぞれ設けられている。具体的に、第１マウント電極４３は、第２支持腕部３４の先端付近に配置され、第２マウント電極４４は、第１支持腕部３３の先端付近に配置されている。
２系統の励振電極４１，４２と、２系統のマウント電極４３，４４とは、２系統の引き回し電極（第１引き回し電極４５および第２引き回し電極４６）によりそれぞれ導通されている。第１引き回し電極４５は、第２支持腕部３４から、基部３５を経由して各振動腕部３１，３２に至る経路に形成されている。第２引き回し電極４６は、第１支持腕部３３から、基部３５を経由して各振動腕部３１，３２に至る経路に形成されている。
各励振電極４１，４２、各マウント電極４３，４４および各引き回し電極４５，４６は、例えば厚さ方向Ｔから見た平面視形状が一致するように圧電板３０の両主面上に形成されている。
各励振電極４１，４２、各マウント電極４３，４４および各引き回し電極４５，４６は、例えば厚さ方向Ｔから見た平面視形状が一致するように圧電板３０の両主面上に形成されている。
基部３５の主面上には、一対の延出電極（第１延出電極４７および第２延出電極４８）が設けられている。各延出電極４７，４８は、各励振電極４１，４２に対してそれぞれ電気的に接続している。具体的に、第１延出電極４７は、基部３５の一方主面上において、第１引き回し電極４５から基部３５における各振動腕部３１，３２との接続部分とは反対側の端縁に向かって延びた後、基部３５の側面上に延びている。第２延出電極４８は、基部３５の一方主面上において、第２引き回し電極４６から基部３５における各振動腕部３１，３２との接続部分とは反対側の端縁に向かって延びた後、基部３５の側面上に延びている。第１延出電極４７と第２延出電極４８とは、互いに電気的に絶縁された状態となっている。
図２および図３に示すように、上記のように構成された圧電振動片３は、気密封止されたパッケージ２のキャビティＣ内に収容されている。圧電振動片３は、各支持腕部３３，３４が実装部１４Ａ，１４Ｂに設けられた２つの電極パッド２０Ａ，２０Ｂにそれぞれ導電性接着剤を介して電気的および機械的に接合されている。これにより、圧電振動片３の各振動腕部３１，３２は、基部３５を介して片持ち支持されるとともに、第１マウント電極４３が電極パッド２０Ｂに対して電気的に接続され、第２マウント電極４４が電極パッド２０Ａに対して電気的に接続される（図５参照）。
なお、各支持腕部３３，３４を電極パッド２０Ａ，２０Ｂに接合する導電性接合材として、導電性接着剤の代わりに金属バンプを使用することも可能である。導電性接着剤と金属バンプの共通点は、接合初期の段階において流動性を持ち、接合後期の段階において固化して接合強度を発現する性質の導電性接合材であるということである。
外部電極２１Ａ，２１Ｂに所定の電圧が印加されると、図５に示す各励振電極４１，４２に電流が流れ、各励振電極４１，４２間に電界が発生する。各振動腕部３１，３２は、各励振電極４１，４２間に発生する電界による逆圧電効果によって例えば互いに接近、離間する方向（幅方向Ｗ）に所定の共振周波数で振動する。各振動腕部３１，３２の振動は、時刻源、制御信号のタイミング源やリファレンス信号源などとして用いられる。
（圧電振動片の製造方法）
次に、本実施形態の圧電振動片３の製造方法について説明する。なお、以下の説明における各構成部品の符号については、図５を参照されたい。
図６は、実施形態に係る圧電振動片の製造方法を示すフローチャートである。図７から図９は、実施形態に係る圧電振動片の製造方法を説明するための工程図であって、図７および図８はウエハを一方主面側から見た部分平面図であり、図９はウエハの連結部を第２支持腕部側から見た斜視図である。なお、図８および図９では、励振電極４１，４２、マウント電極４３，４４、引き回し電極４５，４６および重り金属膜５０の図示を省略している。
図６に示すように、本実施形態の圧電振動片３の製造方法は、外形形成工程Ｓ１０と、電極形成工程Ｓ２０と、重り金属膜形成工程Ｓ３０と、周波数調整工程Ｓ４０と、個片化工程Ｓ５０と、を有する。
次に、本実施形態の圧電振動片３の製造方法について説明する。なお、以下の説明における各構成部品の符号については、図５を参照されたい。
図６は、実施形態に係る圧電振動片の製造方法を示すフローチャートである。図７から図９は、実施形態に係る圧電振動片の製造方法を説明するための工程図であって、図７および図８はウエハを一方主面側から見た部分平面図であり、図９はウエハの連結部を第２支持腕部側から見た斜視図である。なお、図８および図９では、励振電極４１，４２、マウント電極４３，４４、引き回し電極４５，４６および重り金属膜５０の図示を省略している。
図６に示すように、本実施形態の圧電振動片３の製造方法は、外形形成工程Ｓ１０と、電極形成工程Ｓ２０と、重り金属膜形成工程Ｓ３０と、周波数調整工程Ｓ４０と、個片化工程Ｓ５０と、を有する。
（外形形成工程）
まず外形形成工程Ｓ１０を行う。図７に示すように、外形形成工程Ｓ１０では、ウエハ６０に、複数の圧電板３０と、連結部６１を介して各圧電板３０を支持するフレーム部６２と、を形成する。
具体的には、フォトリソグラフィ技術によってウエハ６０の両面に、圧電板３０、連結部６１およびフレーム部６２の外形形状に対応する形状のマスク（外形マスク）を形成する。次いで、ウエハ６０をウェットエッチング加工する。これにより、外形マスクにマスクされていない領域を選択的に除去して、複数の圧電板３０、連結部６１およびフレーム部６２の外形形状が形成される。このとき、各圧電板３０は、幅方向Ｗに並んで配置され、それぞれ連結部６１を介してフレーム部６２に連結された状態となっている。また、ウエハ６０の外表面のうち、ウェットエッチングにより形成された端面（側面）は、水晶の自然結晶面となっている。
次に、各振動腕部３１，３２に対してエッチング加工を施し、各振動腕部３１，３２の両主面に溝部３７を形成する。
まず外形形成工程Ｓ１０を行う。図７に示すように、外形形成工程Ｓ１０では、ウエハ６０に、複数の圧電板３０と、連結部６１を介して各圧電板３０を支持するフレーム部６２と、を形成する。
具体的には、フォトリソグラフィ技術によってウエハ６０の両面に、圧電板３０、連結部６１およびフレーム部６２の外形形状に対応する形状のマスク（外形マスク）を形成する。次いで、ウエハ６０をウェットエッチング加工する。これにより、外形マスクにマスクされていない領域を選択的に除去して、複数の圧電板３０、連結部６１およびフレーム部６２の外形形状が形成される。このとき、各圧電板３０は、幅方向Ｗに並んで配置され、それぞれ連結部６１を介してフレーム部６２に連結された状態となっている。また、ウエハ６０の外表面のうち、ウェットエッチングにより形成された端面（側面）は、水晶の自然結晶面となっている。
次に、各振動腕部３１，３２に対してエッチング加工を施し、各振動腕部３１，３２の両主面に溝部３７を形成する。
ここで、連結部６１は、フレーム部６２と、圧電板３０の基部３５のうち、長手方向Ｌにおける各振動腕部３１，３２とは反対側の端縁と、を連結している。連結部６１は、長手方向Ｌに沿ってフレーム部６２から圧電板３０の基部３５に向かって延びている。連結部６１の幅方向Ｗにおける幅は、フレーム部６２から圧電板３０の基部３５に向かって漸次狭くなっている。連結部６１と圧電板３０との境界部６１ａ（幅狭部）は、基部３５の端縁の幅方向Ｗにおける中央部に設けられている。境界部６１ａは、連結部６１において最も幅方向Ｗの幅が狭くなっている。境界部６１ａの幅寸法は、例えば３０〜５０μｍ程度となっている。
（電極形成工程）
続いて電極形成工程Ｓ２０を行う。電極形成工程Ｓ２０は、ウエハ６０に電極膜をパターニングして、圧電板３０に対して励振電極４１，４２、マウント電極４３，４４および引き回し電極４５，４６を形成するとともに、各圧電板３０から連結部６１を通ってフレーム部６２まで延出する各延出電極４７，４８を形成する。
具体的には、ウエハ６０の主面上および側面上にスパッタリング法や蒸着法などにより電極膜を成膜する。電極膜は、金等の金属の単層膜や、クロム等の金属を下地層とし、金等の金属を上地層とした積層膜などで形成されている。
続いて電極形成工程Ｓ２０を行う。電極形成工程Ｓ２０は、ウエハ６０に電極膜をパターニングして、圧電板３０に対して励振電極４１，４２、マウント電極４３，４４および引き回し電極４５，４６を形成するとともに、各圧電板３０から連結部６１を通ってフレーム部６２まで延出する各延出電極４７，４８を形成する。
具体的には、ウエハ６０の主面上および側面上にスパッタリング法や蒸着法などにより電極膜を成膜する。電極膜は、金等の金属の単層膜や、クロム等の金属を下地層とし、金等の金属を上地層とした積層膜などで形成されている。
次いで、フォトリソグラフィ技術によって、電極膜の表面に各電極４１〜４８の外形形状に対応する形状のレジスト材料からなるマスク（電極マスク）を形成する。
次いで、電極膜をエッチング加工し、電極マスクにマスクされていない領域の電極膜を選択的に除去する。これにより、圧電板３０に対して励振電極４１，４２、マウント電極４３，４４および引き回し電極４５，４６が形成される。また、図８および図９に示すように、圧電板３０から連結部６１を通ってフレーム部６２に至る領域に、各延出電極４７，４８が形成される。
次いで、電極膜をエッチング加工し、電極マスクにマスクされていない領域の電極膜を選択的に除去する。これにより、圧電板３０に対して励振電極４１，４２、マウント電極４３，４４および引き回し電極４５，４６が形成される。また、図８および図９に示すように、圧電板３０から連結部６１を通ってフレーム部６２に至る領域に、各延出電極４７，４８が形成される。
図８に示すように、第１延出電極４７は、ウエハ６０の一方主面上に設けられた主面上形成部４７Ａと、基部３５の側面上および連結部６１の側面６１ｂ上に設けられた側面上形成部４７Ｂと、を含んでいる。主面上形成部４７Ａは、長手方向Ｌに沿って延びるとともに、境界部６１ａよりも幅方向Ｗにおける第２支持腕部３４側において、基部３５に形成された部分と、連結部６１およびフレーム部６２に形成された部分と、に分断されている。主面上形成部４７Ａのうち基部３５に形成された部分は、各振動腕部３１，３２側の一端部において第１引き回し電極４５に接続し、他端部において側面上形成部４７Ｂに接続している。主面上形成部４７Ａのうち連結部６１およびフレーム部６２に形成された部分は、各振動腕部３１，３２側の一端部において側面上形成部４７Ｂに接続し、他端部においてフレーム部６２の一方主面上に設けられた矩形状の第１パッド部４７ａに接続している。図８および図９に示すように、側面上形成部４７Ｂは、幅方向Ｗにおける中心軸Ｏ（図５参照）よりも第２支持腕部３４側において、基部３５の側面上から、境界部６１ａの側面上を通って、連結部６１の側面６１ｂ上に亘って形成されている。
図８に示すように、第２延出電極４８は、第１延出電極４７と絶縁された状態で設けられている。第２延出電極４８は、ウエハ６０の一方主面上に設けられた主面上形成部４８Ａと、基部３５および連結部６１の側面６１ｂ上に設けられた側面上形成部４８Ｂと、を含んでいる。主面上形成部４８Ａは、長手方向Ｌに沿って延びるとともに、境界部６１ａよりも幅方向Ｗにおける第１支持腕部３３側において、基部３５に形成された部分と、連結部６１およびフレーム部６２に形成された部分と、に分断されている。主面上形成部４８Ａのうち基部３５に形成された部分は、各振動腕部３１，３２側の一端部において第２引き回し電極４６に接続し、他端部において側面上形成部４８Ｂに接続している。主面上形成部４８Ａのうち連結部６１およびフレーム部６２に形成された部分は、各振動腕部３１，３２側の一端部において側面上形成部４８Ｂに接続し、他端部においてフレーム部６２の一方主面上に設けられた矩形状の第２パッド部４８ａに接続している。側面上形成部４７Ｂは、幅方向Ｗにおける中心軸Ｏ（図５参照）よりも第１支持腕部３３側において、基部３５の側面上から、境界部６１ａの側面上を通って、連結部６１の側面６１ｂ上に亘って形成されている。
図８に示すように、各パッド部４７ａ，４８ａは、各圧電板３０各々に対応して設けられ、幅方向Ｗに交互に並んで設けられている。なお、各パッド部４７ａ，４８ａの位置は、特に限定されず、幅方向Ｗにおいて圧電板３０と重なる位置に設けられてもよいし、幅方向Ｗにおいて隣り合う圧電板３０同士の間に対応する位置に設けられてもよい。
（重り金属膜形成工程）
続いて重り金属膜形成工程Ｓ３０を行う。重り金属膜形成工程Ｓ３０では、各振動腕部３１，３２の錘部３１Ｂ，３２Ｂの表面に周波数調整用の重り金属膜５０を形成する。重り金属膜５０は、例えば蒸着等により形成することができる。なお、重り金属膜５０は、電極形成工程Ｓ２０において各電極４１〜４８と同時に形成されてもよい。
続いて重り金属膜形成工程Ｓ３０を行う。重り金属膜形成工程Ｓ３０では、各振動腕部３１，３２の錘部３１Ｂ，３２Ｂの表面に周波数調整用の重り金属膜５０を形成する。重り金属膜５０は、例えば蒸着等により形成することができる。なお、重り金属膜５０は、電極形成工程Ｓ２０において各電極４１〜４８と同時に形成されてもよい。
（周波数調整工程）
続いて周波数調整工程Ｓ４０を行う。周波数調整工程Ｓ４０では、各延出電極４７，４８間に所定の駆動電圧を印加して、圧電板３０の各振動腕部３１，３２を振動させることにより圧電振動片３（圧電板３０）の周波数を調整する。
具体的には、フレーム部６２上の各パッド部４７ａ，４８ａに駆動電圧を印加するための測定器のプローブ等を押し当てる。この状態で、各延出電極４７，４８を介して各励振電極４１，４２間に所定の駆動電圧を印加し、各振動腕部３１，３２を振動させる。このときに測定された周波数と、予め定められた圧電振動片３の目標周波数と、の差に応じて、各振動腕部３１，３２上の重り金属膜５０を部分的に除去する。これにより、各振動腕部３１，３２の質量が変化するので、各振動腕部３１，３２の振動の周波数（圧電振動片３の周波数）が変化する。よって、圧電振動片３の周波数の目標周波数に近付けることができる。
続いて周波数調整工程Ｓ４０を行う。周波数調整工程Ｓ４０では、各延出電極４７，４８間に所定の駆動電圧を印加して、圧電板３０の各振動腕部３１，３２を振動させることにより圧電振動片３（圧電板３０）の周波数を調整する。
具体的には、フレーム部６２上の各パッド部４７ａ，４８ａに駆動電圧を印加するための測定器のプローブ等を押し当てる。この状態で、各延出電極４７，４８を介して各励振電極４１，４２間に所定の駆動電圧を印加し、各振動腕部３１，３２を振動させる。このときに測定された周波数と、予め定められた圧電振動片３の目標周波数と、の差に応じて、各振動腕部３１，３２上の重り金属膜５０を部分的に除去する。これにより、各振動腕部３１，３２の質量が変化するので、各振動腕部３１，３２の振動の周波数（圧電振動片３の周波数）が変化する。よって、圧電振動片３の周波数の目標周波数に近付けることができる。
（個片化工程）
続いて個片化工程Ｓ５０を行う。個片化工程Ｓ５０では、連結部６１を切断して、圧電板３０を個片化する。
具体的には、各圧電板３０をフレーム部６２に対して折り曲げるようにして、各連結部６１を切断する。このとき、連結部６１の幅は境界部６１ａにおいて最も狭くなっているので、連結部６１は境界部６１ａにおいて切断される。
以上により、１枚のウエハ６０から、複数の圧電振動片３を一度に複数製造することができる。
続いて個片化工程Ｓ５０を行う。個片化工程Ｓ５０では、連結部６１を切断して、圧電板３０を個片化する。
具体的には、各圧電板３０をフレーム部６２に対して折り曲げるようにして、各連結部６１を切断する。このとき、連結部６１の幅は境界部６１ａにおいて最も狭くなっているので、連結部６１は境界部６１ａにおいて切断される。
以上により、１枚のウエハ６０から、複数の圧電振動片３を一度に複数製造することができる。
このように、本実施形態の圧電振動片３の製造方法によれば、延出電極４７，４８を連結部６１の側面６１ｂ上に形成するので、一対の延出電極４７，４８が連結部６１の主面上において近接した位置に形成されることを防止できる。これにより、一対の延出電極４７，４８が短絡することを防止しつつ、一対の延出電極が連結部の一方主面上に形成された従来技術と比較して連結部６１の幅を狭く形成することができる。したがって、連結部６１を容易に切断することが可能となり、個片化時に圧電振動片３が損傷することを防止できる。
また、連結部６１のうち幅が最も狭くなる境界部６１ａの側面に一対の延出電極４７，４８を形成するので、一対の延出電極４７，４８が近接した位置に形成されることをより確実に防止できる。これにより、一対の延出電極４７，４８が短絡することを防止しつつ、従来技術と比較して連結部６１の幅をより狭く形成することができる。したがって、連結部６１をより容易に切断することが可能となり、個片化時に圧電振動片３が損傷することを防止できる。
なお、上記実施形態では、一対の延出電極４７，４８の両方が連結部６１の側面６１ｂ上に形成されているが、これに限定されない。
図１０は、実施形態の第１変形例に係る圧電振動片の製造方法を説明するための工程図であって、ウエハを一方主面側から見た部分平面図である。
図１０に示すように、各延出電極４７，４８のうちいずれか一方（図示の例では第１延出電極４７）がウエハ６０の一方主面上のみに形成され、他方（図示の例では第２延出電極４８）が連結部６１の側面６１ｂ上に形成されていてもよい。
図１０は、実施形態の第１変形例に係る圧電振動片の製造方法を説明するための工程図であって、ウエハを一方主面側から見た部分平面図である。
図１０に示すように、各延出電極４７，４８のうちいずれか一方（図示の例では第１延出電極４７）がウエハ６０の一方主面上のみに形成され、他方（図示の例では第２延出電極４８）が連結部６１の側面６１ｂ上に形成されていてもよい。
また、水晶を外形形成工程においてウェットエッチング加工すると、連結部６１の側面６１ｂに、エッチング残りとして、圧電材料の自然結晶面からなる異形部が形成される場合がある。以下、連結部６１の側面６１ｂに異形部が形成されている場合について説明する。
図１１は、実施形態の第２変形例に係る圧電振動片の製造方法を説明するための工程図であって、ウエハを一方主面側から見た部分平面図である。図１２は、図１１に示すウエハの連結部を長手方向から見た断面図である。
例えば、図１１および図１２に示す例では、異形部６３は、連結部６１と圧電板３０の基部３５との境界部６１ａにおける幅方向Ｗ両側の２箇所の隅部に形成されている。異形部６３の表面は、ウエハ６０の主面に対して傾斜した面となっている。この場合には、電極形成工程Ｓ２０において、各延出電極４７，４８を異形部６３に形成する。これにより、一対の延出電極４７，４８が連結部６１の主面上において近接した位置に形成されることを防止できる。よって、一対の延出電極４７，４８が短絡することを防止しつつ、従来技術と比較して連結部６１の幅を狭く形成することができる。したがって、連結部６１を容易に切断することが可能となり、個片化時に圧電振動片３が損傷することを防止できる。
例えば、図１１および図１２に示す例では、異形部６３は、連結部６１と圧電板３０の基部３５との境界部６１ａにおける幅方向Ｗ両側の２箇所の隅部に形成されている。異形部６３の表面は、ウエハ６０の主面に対して傾斜した面となっている。この場合には、電極形成工程Ｓ２０において、各延出電極４７，４８を異形部６３に形成する。これにより、一対の延出電極４７，４８が連結部６１の主面上において近接した位置に形成されることを防止できる。よって、一対の延出電極４７，４８が短絡することを防止しつつ、従来技術と比較して連結部６１の幅を狭く形成することができる。したがって、連結部６１を容易に切断することが可能となり、個片化時に圧電振動片３が損傷することを防止できる。
図１３は、実施形態の第３変形例に係る圧電振動片の製造方法を説明するための工程図であって、ウエハを一方主面側から見た部分平面図である。
また、図１３に示す例では、連結部６１が長手方向Ｌに沿ってフレーム部６２から圧電板３０の基部３５に向かって一定の幅で延びている。異形部６３は、連結部６１と基部３５との境界部６１ａにおける幅方向Ｗ両側の２箇所の隅部、および連結部６１とフレーム部６２との境界部６１ｃにおける幅方向Ｗ両側の２箇所の隅部に形成されている。この場合であっても、電極形成工程Ｓ２０において、各延出電極４７，４８を異形部６３に形成することで、第２変形例と同様に、一対の延出電極４７，４８が連結部６１の主面上において近接した位置に形成されることを防止できる。よって、一対の延出電極４７，４８が短絡することを防止しつつ、従来技術と比較して連結部６１の幅を狭く形成することができる。したがって、連結部６１を容易に切断することが可能となり、個片化時に圧電振動片３が損傷することを防止できる。
また、図１３に示す例では、連結部６１が長手方向Ｌに沿ってフレーム部６２から圧電板３０の基部３５に向かって一定の幅で延びている。異形部６３は、連結部６１と基部３５との境界部６１ａにおける幅方向Ｗ両側の２箇所の隅部、および連結部６１とフレーム部６２との境界部６１ｃにおける幅方向Ｗ両側の２箇所の隅部に形成されている。この場合であっても、電極形成工程Ｓ２０において、各延出電極４７，４８を異形部６３に形成することで、第２変形例と同様に、一対の延出電極４７，４８が連結部６１の主面上において近接した位置に形成されることを防止できる。よって、一対の延出電極４７，４８が短絡することを防止しつつ、従来技術と比較して連結部６１の幅を狭く形成することができる。したがって、連結部６１を容易に切断することが可能となり、個片化時に圧電振動片３が損傷することを防止できる。
なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記実施形態において、圧電振動片３は、各支持腕部３３，３４が各振動腕部３１，３２の外側に配置された、いわゆるサイドアーム型の振動片であった。しかしながらこれに限定されず、圧電振動片は、例えば１つの支持腕部が一対の振動腕部の間に配置された、いわゆるセンターアーム型の振動片や、支持腕部を備えていない振動片であってもよい。また、各振動腕部に溝部が形成されていない構成であってもよい。
例えば、上記実施形態において、圧電振動片３は、各支持腕部３３，３４が各振動腕部３１，３２の外側に配置された、いわゆるサイドアーム型の振動片であった。しかしながらこれに限定されず、圧電振動片は、例えば１つの支持腕部が一対の振動腕部の間に配置された、いわゆるセンターアーム型の振動片や、支持腕部を備えていない振動片であってもよい。また、各振動腕部に溝部が形成されていない構成であってもよい。
また、上記実施形態においては、フレーム部６２上において、各圧電板３０に対応して形成された第１延出電極４７同士、および第２延出電極４８同士は、互いに電気的に絶縁された状態でパターニングされているが、これに限定されるものではない。フレーム部６２上において、各圧電板３０に対応して形成された第１延出電極同士、または第２延出電極同士は、電気的に接続されていてもよい。これにより、周波数調整工程において複数の圧電振動片３の周波数を各別に測定する際に、互いに電気的に接続された一方の延出電極に押し当てる測定器のプローブを、予め設定された所定の位置に維持させることができる。このため、複数の圧電振動片３の周波数を各別に測定する際に、一対のプローブを測定毎に動かす場合と比較して、煩雑な手間がかかることを防止でき、周波数の測定を効率よく行うことが可能となる。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。
３…圧電振動片 ３０…圧電板 ４１…第１励振電極（励振電極） ４２…第２励振電極（励振電極） ４７…第１延出電極（延出電極） ４８…第２延出電極（延出電極） ６０…ウエハ ６１…連結部 ６１ａ…境界部（幅狭部） ６１ｂ…連結部の側面 ６２…フレーム部 ６３…異形部
Claims (3)
- 圧電板と、前記圧電板上に形成され、所定の駆動電圧が印加されたときに前記圧電板を振動させる一対の励振電極と、を有する圧電振動片を、圧電材料からなるウエハを利用して製造する圧電振動片の製造方法であって、
前記ウエハに、前記圧電板と、連結部を介して前記圧電板を支持するフレーム部と、を形成する外形形成工程と、
前記ウエハの主面上および側面上に電極膜をパターニングして、前記圧電板に対して前記一対の励振電極を形成するとともに、前記圧電板から前記連結部を通って前記フレーム部まで延出し、前記一対の励振電極に対してそれぞれ電気的に接続する一対の延出電極を形成する電極形成工程と、
前記連結部を切断して、前記圧電板を個片化する個片化工程と、
を備え、
前記電極形成工程では、前記一対の延出電極のうち少なくともいずれか一方の延出電極を、前記連結部の側面上に形成する、
ことを特徴とする圧電振動片の製造方法。 - 前記外形形成工程では、前記連結部の側面に、前記ウエハの主面に対して傾斜した面を有する異形部が形成され、
前記電極形成工程では、前記一対の延出電極のうち少なくともいずれか一方の延出電極を前記異形部に形成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の圧電振動片の製造方法。 - 前記外形形成工程では、前記フレーム部から前記圧電板に向かって幅が狭くなるように前記連結部を形成し、
前記電極形成工程では、前記連結部のうち幅が最も狭くなる幅狭部の側面に、前記一対の延出電極のうち少なくともいずれか一方の延出電極を形成する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の圧電振動片の製造方法。
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