JP3319221B2 - 振動子の製造方法 - Google Patents

振動子の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は通信機器などに使用され
る水晶等の振動子の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の振動子において、第1〜第3の
Tカット水晶板を重合させるとともに、その中央にはさ
まれたATカット水晶板には切り溝を設けた舌片状の振
動部を設けたものがあり、これは例えば、水晶どうしの
直接接合によって行っているので接着剤などによって重
接合したものと比較すると、接着剤からのガスの発生が
少ないため振動特性が安定し、脚光を浴びている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術で問題とな
るのは、振動部を構成する中央のATカット水晶板を薄
くして振動子を高周波化することが難しかったことであ
る。即ち、振動部を構成する第2のATカット水晶板
薄くすると、これを搬送し表裏のATカット水晶板の間
に配置することが難しかった。
【0004】そこで、本発明は、ATカット水晶板の重
合タイプの振動子で高周波化されたものを容易に得るこ
とを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、第1のATカット水晶板に第2のATカッ
ト水晶板をそのX軸方向をほぼ180度回転させた状態
で重接合し、次に第2のATカット水晶板の第1のAT
カット水晶板とは反対側の面を研磨した後、この研磨面
に第1の電極を設け、次にこの第2のATカット水晶板
の外周部に第3のATカット水晶板をそのX軸方向を第
2のATカット水晶板とほぼ同方向にした状態で重接合
した後、第1のATカット水晶板を第2のATカット水
晶板からはがし、次にこの剥離により表出した第2の
Tカット水晶板の表面に第2の電極を設けた後、第2の
電極を設けた第2のATカット水晶板の基板外周に第4
ATカット水晶板を第2のATカット水晶板とその
軸方向をほぼ同一方向とした状態で重接合する方法とし
たものである。
【0006】
【作用】以上の製造方法によれば、第2のATカット水
晶板を研磨し薄板化する際に、第1のATカット水晶板
が重接合されているため容易にこれを行うことができ、
また、搬送も容易となり、従って第3のATカット水晶
と重接合することも容易となるためATカット水晶板
の重合タイプの振動子で高周波化されたものを容易に得
ることが可能となる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。まず、本発明の振動子の製造方法によって製造した
振動子の構成を図1,図2を用いて説明する。
【0008】図1において、1は振動板で板厚10μm
程度またはそれ以下のATカット水晶板で構成されてい
る。この振動板1の表裏面には、板厚400μmのAT
カット水晶板よりなる第1,第2のケース2,3が直接
接合されている。なお、この図1における4,5は外部
電極で、第1ケース2の裏面の対角線部分に配置されて
いる。図2はこの振動子の断面を示している。6は振動
板1の振動部であり、表裏面に対向する励振用電極7,
8が形成されている。第1,第2のケース2,3は振動
板1における振動部6の外周部において接合されてい
る。前述の励振用電極7,8は第1のケース2に形成さ
れた貫通孔内の導電体を通じて外部電極5,4に接続さ
れるがこの部分の細部については省略する。
【0009】図3〜図11は本発明の振動子の製造方法
を示している。
【0010】まず、図3に示すように9第2のATカ
ット水晶板であり、第1のATカット水晶板10ととも
に十分に洗浄し、互いにX軸方向が逆向きとなるように
貼り合わせる。図12に示すようにATカット水晶板9
ATカット水晶板10はX軸方向のプラス側に切り欠
き15を設けてあり、この切り欠き15が互いに逆向き
になるようにして貼り合わせるのである。
【0011】また、ATカット水晶板9,10の厚みに
ついては、例えば、ATカット水晶板9は80μm、
Tカット水晶板10は400μmという具合にATカッ
水晶板10の方を十分に厚くしておく。
【0012】この切り欠き15を設ける点と、ATカッ
水晶板9,10の厚みの点については、後の工程で重
要となってくるがこれは後に説明することとする。
【0013】なお、これらのATカット水晶板9,10
はあらかじめその表面が鏡面仕上げされている。
【0014】このままでも、通常の取扱いの範囲ではは
がれない程度の強度をもつが、この後の研磨工程に耐え
得るように図4に示すようにこの後500℃程度の温度
で加熱を行う。
【0015】通常、軸方向をすべて合致させて貼り合
わせた後にこの温度で加熱を行うと、原子どうしの結合
によって2枚のATカット水晶板9,10が接合されて
しまい、研磨後に剥離することができなくなってしま
う。また、軸方向を傾けて貼り合わせた後にこの温度で
加熱を行うと、原子どうしの結合には至らないが接合強
度は加熱を行わない場合と比較して強くなり、研磨に耐
え得る強度が得られる。ただし、方向をほぼ180度傾
けた場合を除いて双晶を生成してしまい、特に90度傾
けた場合は加熱の際に割れてしまう。これは、面内でも
軸方向によって熱膨張係数が違うためであり、熱膨張係
数が等しくなる向き、すなわち、X軸方向が逆向きにな
るようにして貼り合わせて加熱を行う必要がある。
【0016】加熱が終了した後、図5に示すようにAT
カット水晶板9,10が接合されたATカット水晶板9
が所望の厚みになるまで研磨を行う。
【0017】振動板1の共振周波数を200MHzといっ
た高い周波数のものを製造しようとした場合には、AT
カット水晶板9の厚みが8μm程度になるまで研磨を行
うのである。即ち、ATカット水晶板9,10の初期の
厚みを前述した組み合わせで製造する場合では、通常の
両面研磨で片側72μm研磨すれば良い。研磨後、AT
カット水晶板9,10を接合したもののトータルの厚み
は336μmとなり、搬送などの取扱いは非常に容易で
あり、そのためにATカット水晶板10の厚みを十分に
厚くする必要があったわけである。
【0018】本実施例では、この研磨を両面研磨によっ
て行うこととしているが、当然片面研磨で行っても良
い。ただし、振動板1の平行度、平坦度を確保するには
両面研磨が望ましい。
【0019】この際、研磨後の表面は、少なくともAT
カット水晶板9の表面については鏡面仕上げにする必要
がある。
【0020】次に、図6に示すように裏面側の電極8を
水晶板9側の表面に真空蒸着あるいはスパッタリングに
よって形成する。先に裏面側の電極8を形成する理由は
後述する。その後、第3のATカット水晶板としての第
1のケース11と、ATカット水晶板9,10の貼り合
わせたものを共に十分に洗浄し、図7に示すようにAT
カット水晶板9の表面側に貼り合わせる。この際第1の
ケース11の結晶軸の向きとATカット水晶板9の結晶
軸の向きはすべて合致させる。
【0021】次に貼り合わされた3枚のATカット水晶
板を500℃程度の温度で加熱する。この加熱により結
晶軸の合致した第1のケース11とATカット水晶板9
は、原子どうしの強固な結合によって接合されはがすこ
とはできなくなる。一方ATカット水晶板9とATカッ
水晶板10はX軸方向が逆向きに接合されているため
に、依然、原子どうしの強固な結合は達成されず、はが
すことが可能な状態で接合されているのである。
【0022】なお、第1のケース11は、あらかじめエ
ッチングあるいはサンドブラスト加工等によって振動部
と対向する部分が振動部の外周よりも薄くなるように加
工しておく。また、第1のケース11にはあらかじめ貫
通孔をエッチングあるいはサンドブラスト加工等によっ
て加工しておき、裏面側の励振用電極8から外部電極に
導通をとれるようにしておく。
【0023】この2回目の加熱の後に図8に示すように
ATカット水晶板10を剥離する。第1のケース11に
はやはりX軸方向のプラス側に切り欠き16を設けてお
り、図13に示すようにATカット水晶板9の切り欠き
15と同一方向になるように貼り合わせたわけである。
第1のケース11の切り欠き16をATカット水晶板9
の切り欠き15よりも十分小さく形成しておけば、図1
4に示すようなATカット水晶板10と第1のケース1
1に挟まれた空隙13ができる。図15に示すようにこ
の空隙13にナイフの刃のようなくさび型の治具14を
挿入することによってATカット水晶板10をはがすこ
とができる。
【0024】先に説明したように、2回目の加熱によっ
ATカット水晶板9と第1のケース11は原子間の結
合によって強固に結びついているため、必ずATカット
水晶板10とATカット水晶板9の界面で剥離するので
ある。
【0025】この空隙13はATカット水晶板9がAT
カット水晶板10及び第1のケース11よりも小さいサ
イズで作っておけば、自然にできるが、このように切り
欠き15,16を設けることでX軸方向を明らかにで
き、工程上での過ちも防止でき、しかも、空隙13を設
けることができるのである。本実施例では、+X側の両
側の角に切り欠き16を設けているが、これは両側の角
から均等に治具14を挿入することによってより剥離を
しやすいように工夫をしている。
【0026】第1のケース11はやはり300μm程度
の厚みを有しており、ATカット水晶板10を剥離した
後でもなお搬送などの取扱いは容易である。
【0027】次に、図9に示すように表面側の励振用電
極7を真空蒸着あるいはスパッタによって形成する。
【0028】この際、第1のケース11に設けた貫通孔
内面に外部電極とともに導電体を形成しておけば、共振
周波数を測定しながら励振用電極7を形成することによ
って所望の周波数の電極厚みが得ることができる。この
ために裏面側の励振用電極8を先に形成し、第1のケー
ス11を先に接合したわけである。
【0029】この後、第4のATカット水晶板としての
第2のケース12を、ATカット水晶板9と第1のケー
ス11と一体化したものとともに十分に洗浄し、図10
に示すようにATカット水晶板9の剥離によって表出し
た面に貼り合わせる。この際、第2のケース12とAT
カット水晶板9の軸方向は合致させ500℃で加熱する
ことによって第1のケース11とATカット水晶板9と
第2のケース12が一体化する。
【0030】なお、第2のケース12は、ATカット
晶板9の振動部と対向する部分をエッチングあるいはサ
ンドブラストによって加工し、振動部の外周部より薄く
しておく。
【0031】また、工程は図3〜図10に示すように大
きなウエハ上に多数個の振動子を一括形成し最後に図1
1に示すように割断して個片にするといった効率のよい
製造方法をとることが可能である。
【0032】このようにして、ATカット水晶板9の厚
みが10μm以下といった非常に薄い、即ち共振周波数
が200MHzであるような高周波の振動子を容易に作成
することが可能になるのである。
【0033】
【発明の効果】以上のように本発明は、第1のATカッ
ト水晶板に第2のATカット水晶板をそのX軸方向をほ
ぼ180度回転させた状態で重接合し、次に第2のAT
カット水晶板の第1のATカット水晶板とは反対側の面
を研磨した後、この研磨面に第1の電極を設け、次に、
この第2のATカット水晶板の外周部に第3のATカッ
ト水晶板をそのX軸方向を第2のATカット水晶板とほ
ぼ同方向にした状態で重接合した後、第1のATカット
水晶板を第2のATカット水晶板からはがし、次にこの
剥離により表出した第2のATカット水晶板の表面に第
2の電極を設け、その後、第2の電極を設けた第2の
Tカット水晶板の基板外周に第4のATカット水晶板
第2のATカット水晶板とそのX軸方向をほぼ同一方向
とした状態で重接合する製造方法をとるものであるの
で、第2のATカット水晶板を研磨し、薄板化する際に
第1のATカット水晶板が重接合されているため容易に
これを行うことができ、また、搬送も容易となり、従っ
て第3のATカット水晶板と重接合することも容易とな
るため、ATカット水晶板の重合タイプの振動子で高周
波化されたものを容易に得る事が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による振動子の製造方法によ
り製造した振動子の斜視図
【図2】同振動子の断面図
【図3】振動子の製造方法を示す説明図
【図4】同第1,第2のATカット水晶板を貼り合わせ
た状態の説明図
【図5】同研磨した状態を示す説明図
【図6】同励振用電極を形成した状態を示す説明図
【図7】同第3のATカット水晶板を貼り合わせた状態
の説明図
【図8】同第1のATカット水晶板をはがした状態の説
明図
【図9】同励振用電極を形成した状態の説明図
【図10】同第4のATカット水晶板を貼り合わせた状
態の説明図
【図11】同個々の振動子に割断した状態の説明図
【図12】ATカット水晶板の接合方法を示す斜視図
【図13】ATカット水晶板の接合方法を示す斜視図
【図14】ATカット水晶板の要部上面図
【図15】剥離方法を示す断面図
【符号の説明】
1 振動板 2 第1のケース 3 第2のケース 4,5 外部電極 6 振動部 7,8 励振用電極 9 ATカット水晶板 10 ATカット水晶板 11 第1のケース 12 第2のケース 13 空隙部 14 治具 15,16 切り欠き

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1のATカット水晶板に第2のATカ
    ット水晶板をそのX軸方向をほぼ180度回転させた状
    態で重接合し、次に第2のATカット水晶板の第1の
    Tカット水晶板とは反対側の面を研磨した後、この研磨
    面に第1の励振用電極を設け、次にこの第2のATカッ
    ト水晶板の外周部に第3のATカット水晶板をそのX軸
    方向を第2のATカット水晶板とほぼ同方向にした状態
    で重接合し、その後、第1のATカット水晶板を第2の
    ATカット水晶板からはがし、次にこの剥離により表出
    した第2のATカット水晶板の表面に第2の励振用電極
    を設け、その後、第2の励振用電極を設けた第2のAT
    カット水晶板の基板外周に第4のATカット水晶板を第
    2のATカット水晶板とそのX軸方向をほぼ同一方向と
    した状態で重接合する振動子の製造方法。
  2. 【請求項2】 第1のATカット水晶板が第2のATカ
    ット水晶板よりも肉厚とする請求項1記載の振動子の製
    造方法。
  3. 【請求項3】 第2のATカット水晶板の外周部の少な
    くとも1箇所に切り欠きを設けた請求項1または2記載
    の振動子の製造方法。
  4. 【請求項4】 第2のATカット水晶板を第1のATカ
    ット水晶板より小さくした請求項1〜3のいずれか1つ
    に記載の振動子の製造方法。
  5. 【請求項5】 第1〜第4のATカット水晶板の接合は
    直接接合とした請求項1〜4のいずれか1つに記載の振
    動子の製造方法。
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