JP4000733B2 - 水晶振動片のエッチング方法とエッチング装置及びエッチング用の水晶片の収容器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水晶発振器や水晶発振子等に内蔵される水晶振動片の製造工程に利用されるエッチング方法とエッチング装置およびこれに使用する水晶片の収容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＨＤＤ（ハード・ディスク・ドライブ）、モバイルコンピュータ、あるいはＩＣカード等の小型の情報機器や、携帯電話、自動車電話、あるいはページングシステム等の移動体通信機器においては、装置の小型薄型化がめざましく、それらに用いられる圧電振動子や圧電発振器等の圧電デバイスも小型薄型化が要求されている。
【０００３】
このため、これら圧電デバイスに搭載される振動片としての水晶振動片もきわめて小さく薄い水晶片が用いられる。
【０００４】
図１４は、このような圧電デバイスに搭載される水晶振動片の一例を示している。このような水晶片１は、所定の結晶成長工程により得られる人工水晶を加工して水晶ウエハを得る。この水晶ウエハから、さらに数段階の切断やラッピング等を行う前工程を経て、図１４に示すような、例えば、縦１ｍｍ、横２ｍｍ、厚み４０μｍ程度の極めて薄く小さい板状に加工される。そして、その表面に金属電極を形成する（図示せず）。この電極に駆動電圧を印加することにより、水晶片１は、所定の振動数で振動する水晶振動片となり、この振動を電極を介して取り出すことにより、一定周波数の出力信号を得ることができる。
【０００５】
このような水晶片１を形成する場合に、電極形成前までの前工程においては、表面研磨によるラッピング液が付着したり、水晶片表面にクラックが生じているために、電極形成前にエッチング処理を行う。このエッチング処理では、図１５に示すように、ベースエッチング（図１５（ａ））、第１のＦ調エッチング（図１５（ｂ））、第２のＦ調エッチング（図１５（ｃ））の三段階のエッチング処理が行われている。なお、Ｆ調エッチングとは周波数調整エッチングをいう。
【０００６】
具体的には、図１６に示すように、先ず、前工程における研磨加工において、水晶片１の表面にできた加工変質層を除去するためのベースエッチングを行う（ＳＴ１）。
【０００７】
次に、ＳＴ１のベースエッチング処理後において、各水晶片１について、水晶片としての特性を調べて分類を行う（ＳＴ２）。この分類は、ベースエッチング後の各水晶片１がどのような振動特性を持っているかにより分類し、その振動周波数によって、図１７に示すように、そのばらつきを調べ、数段階のランク付けを行う。
【０００８】
次に、ＳＴ２の分類結果のランク付けに応じて、時間差による第１のＦ調エッチングを行う（ＳＴ３）。すなわち、１ないし２分の時間差を設けて、その周波数が低いものについては、長い時間をかけ、周波数の高いものには、短い時間のエッチングを行うことにより、各水晶片に関して所望周波数からのずれが小さくなるようにする。
【０００９】
そして、この第１のＦ調エッチングの結果を調べて、その周波数特性に応じて、再度分類してランク付けを行い（ＳＴ４）、さらに周波数のばらつきをなくすように、第２のＦ調エッチングにより、１５ないし３０秒の時間差を設けて、時間差エッチング処理を行う（ＳＴ５）。最後に各水晶片１の外観を検査して前工程を終了する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようなエッチング工程では、図１８（ａ）に示すような周波数のばらつきを有する水晶片を、一定時間エッチングした場合、各水晶片の周波数の変化は、ばらつきが変化せず、周波数の平均値のみが変化することが望ましい。ところが、ＳＴ３，ＳＴ５のＦ調エッチングを行った後で、水晶片を調べると図１８（ｂ）に示すような結果となる（但し、ランク分類は行っていない）。
【００１１】
すなわち、図１８（ｂ）によれば、多数の水晶片１が所定の高い周波数範囲に特性を揃えることができてはいるが、図１８（ｂ）のグラフの下部に示されているように、エッチング処理が進まないため、振動周波数が低い水晶片１がかなり残っていることがわかる。
【００１２】
このようなエッチング処理の進まない水晶片１が比較的多く出てしまう原因として、次のような点が考えられる。
【００１３】
各エッチング工程において、水晶片１がエッチング液の液面に浮いてしまい、片面だけしかエッチングできないで、水晶片１の表面に処理ムラが生じる。特に、高い周波数で振動させる必要がある厚み４０μｍ程度の薄い水晶片１では、この傾向が強くなり、きわめて作業性がわるく、製品の外観も不良となるものが多い。
【００１４】
そこで、エッチング処理中に水晶片１が液面に浮かぶことを防止するための対策を必要とする。
【００１５】
このような対策としては、例えばエッチング液中にアルコールを添加して、液の表面張力を低下させる方法が考えられる。しかながら、これによると、エッチング液が排水された後で、環境を汚染し、その対策をさらに必要とするので、結局コスト高となってしまう。また、浮きを完全に防止することはできない。
【００１６】
また、エッチング液の表面張力を低下させるために、界面活性剤を添加する方法も考えられるが、浮きを完全に防止することはできない上に、界面活性剤は成分が複雑で、しかもその排水処理を完全に行うためにはかなりのコストを要した。
【００１７】
上記の対策はエッチング液の表面張力を下げ水晶片の浮きを防止しようとするものであるが、水晶片自身に表面張力を低下させるための処理（例えば紫外線照射環境下でのオゾン処理）を施しても、浮きを完全に防止することはできなかった。
【００１８】
本発明の目的は、上述の問題を解決するためになされたものであり、環境を汚染することなくエッチング中に水晶片が浮くことを防止し、全体に均一な高精度のエッチング処理を行うことができる水晶振動片のエッチング方法とエッチング装置ならびに、このエッチング装置に使用する水晶片の収容器を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的は、本発明によれば、水晶片を少なくともフッ酸を含むエッチング液にてエッチング処理する方法において、エッチング液を収容したエッチング槽内に水晶片を投入し、この水晶片を強制的にエッチング液内に沈める手段により水晶片をエッチング液内に浸漬させてエッチング処理を行う、水晶振動片のエッチング方法により、達成される。
【００２０】
上記の構成によれば、水晶片をエッチング槽内に投入した後で、これをエッチング液内に強制的に浸漬させている。このため、水晶片は、その全体がエッチング液内に沈められるので、水晶片の表面全体が均一にエッチングされることになる。
【００２１】
本発明は、前記水晶片に対して、上からシャワーによりエッチング液を噴射することを特徴とする。
【００２２】
上記の構成によれば、水晶片をエッチング液内に効果的に沈める方法を得ることができる。
【００２３】
本発明は、前記水晶片は、水晶振動片を製造する工程における仕上げランクに対応して定めた投入順序に従って、エッチング液内に順次投入することを特徴とする。
【００２４】
上記の構成によれば、各水晶片について、周波数特性のばらつきを適切に調整することができる。
【００２５】
また、上記目的は、本発明によれば、フッ酸を利用したエッチング液を収容するエッチング槽と、このエッチング槽のエッチング液内に浸漬される水晶片の収容器と、この水晶片の収容器を上下に揺動させる揺動手段と、前記水晶片の収容器内にて、収容した水晶片に対して、エッチング槽から引き込んだエッチング液を噴射するシャワー手段とを有する、水晶振動片のエッチング装置により、達成される。
【００２６】
本発明によれば、エッチング槽のエッチング液内には、水晶片が収容器に投入された状態で浸漬される。つまり、揺動手段により、収容器中の水晶片はエッチング液内で攪拌される。
【００２７】
この時、エッチング槽から引き込まれたエッチング液をシャワー手段により、上から噴射すると、エッチング液は、水晶片に対して噴射されて、その噴射圧力で、水晶片を強制的にエッチング液内に浸漬させる。これにより、水晶片の表面全体が必ずエッチング液に暴露されエッチング時間が均一になるので、水晶片は均一にエッチングされる。
【００２８】
本発明は、前記水晶片の収容器は、上端部が開放され、側面部が遮蔽され、底部は液体が連通可能とされた有底筒体でなることを特徴とする。
【００２９】
上記の構成によれば、揺動手段により、エッチング液内に浸漬される収容器は、その上端の開放部を利用して水晶片を投入することができ、その底部からエッチング液が収容器内部に侵入できるので、収容器内部にて、水晶片のエッチング処理が可能である。また、収容器は、側面が遮蔽されているので、その分エッチング処理中にミストが周囲に漂うことが防止される。
【００３０】
本発明は、前記エッチング槽からエッチング液を引き込んで前記シャワー手段に供給する前に、エッチング液の温度を調整する手段を備えることを特徴とする。
【００３１】
上記の構成によれば、シャワー手段により噴射された時に冷やされたり、環境温度によって暖められたりしたエッチング液が、エッチング槽から引き込まれてシャワー手段にて噴射される前に温度調整されることにより、エッチング処理に必要な適切な温度に調整される。
【００３２】
本発明は、前記シャワー手段が、未使用時には、前記揺動手段により下降されて、少なくともそのノズル端面がエッチング液内に浸漬される構成とされていることを特徴とする。
【００３３】
上記の構成によれば、シャワー手段のノズル端面は、常にエッチング液が通過しているか、エッチング液に浸されて液中で噴射させれば、ノズル端面に至る管内で、エッチング液の所定の成分が析出してノズルの詰まりを生じることがない。また、エッチング液のミストが発生することもない。
【００３４】
また、上記目的は、本発明によれば、上端部が開放され、側面部が遮蔽され、底部は液体が連通可能とされた有底筒体でなる、エッチング用の水晶片の収容器により、達成される。
【００３５】
上記の構成によれば、エッチング装置に用いることで、筒体を揺動させて、エッチング液内に浸漬することができる。この筒体の上端の開放部を利用して水晶片を投入することができ、その底部からエッチング液が収容器内部に侵入できるので、収容器内部にて、水晶片のエッチング処理を行うことができる。そして、筒体の側面が遮蔽されているので、その分エッチング処理中にミストが周囲に漂うことがないようにしたエッチング処理に最適な収容器を提供することができる。
【００３６】
さらにまた、上記目的は、本発明によれば、上端部が開放された筒体でなり、前記筒体側面の上部を遮蔽することにより設けた遮蔽部と、この遮蔽部より下の筒体下部及び筒体底部に設けた網状の連通部とを備えるエッチング用の水晶片の収容器により、達成される。
【００３７】
上記の構成によれば、筒体をエッチング液内に浸漬することができ、この筒体の上端の開放部を利用して水晶片を投入することができる。すなわち、筒体をエッチング層の上方から下降させて、筒体下部をエッチング層の液面下に浸漬した場合に、筒体側面の上部は遮蔽部となっているので、液面上で、筒体内に噴射されるエッチング液が周囲に飛び散ることを防止することができる。また、エッチング液に浸漬される筒体下部は、網状の連通部となっているので、収容器内部にエッチング液が進入しやすいようになっており、連通部に対応した収容器内部の水晶片のエッチングが効率よく行われる。
【００３８】
本発明は、前記遮蔽部の内面には、エッチング作業における収容器の揺動方向に沿って複数の溝が形成されていることを特徴とする。
【００３９】
上記の構成によれば、エッチング処理中に収容器内の小さく薄い板状の水晶片が収容器の遮蔽部内面に、はりついて、エッチング液内に浸漬されないという事態を有効に防止できる。
【００４０】
本発明は、前記複数の溝どうしの間隔が水晶片の幅よりも小さく形成されていることを特徴とする。
【００４１】
上記の構成によれば、複数の溝どうしの間の面に水晶片がはりつくことが有効に防止される。
【００４２】
本発明は、前記溝の幅及び深さが、エッチングされる水晶片の幅よりも小さく設定されていることを特徴とする。
【００４３】
上記の構成によれば、遮蔽部内面の溝が、その深さも幅も水晶片の幅よりも小さく設定されていることにより、水晶片がこの溝内にはりつくことを有効に防止することができる。
【００４４】
本発明は、前記溝の断面形状がＶ字状に形成されていることを特徴とする。
【００４５】
上記の構成によれば、前記溝の断面形状がＶ字状に形成すると、この溝の開口縁部が鈍角となることで、鋭利な角を形成することがなく、水晶片に当接しても傷をつけにくい。
【００４６】
本発明は、前記溝の内面が曲面状に形成されていることを特徴とする。
【００４７】
上記の構成によれば、溝内を通過するエッチング液に対して、通路断面積が大きくなり、表面張力によるエッチング液の溝内への残留を抑制することができる。
【００４８】
【発明の実施の形態】
本発明の水晶振動片のエッチング方法とエッチング装置の好ましい実施形態を、添付図面を参照しながら説明する。
【００４９】
図１は、本実施形態のエッチング装置の概略構成を示す構成図である。
【００５０】
図において、エッチング装置１０は、フッ酸を利用したエッチング液を収容するエッチング槽１１と、このエッチング槽１１のエッチング液１２内に浸漬される水晶片１の収容器１３と、この収容器１３を上下に揺動させる揺動手段としての揺動アーム１４と、収容器１３内にて、収容した水晶片１に対して、エッチング槽１１から引き込んだエッチング液を噴射するシャワー手段１５と、装置全体を操作するための操作手段１６とを備えている。
【００５１】
ここで、このエッチング処理の対象となる水晶片は、図１４で説明した厚みの薄い水晶振動片を形成するための水晶片１と同じものである。
【００５２】
上記エッチング槽１１内には強力な浸食作用をもつエッチング液が用いられ、例えば、フッ酸を含んだ液体，例えば、フッ酸と水によるフッ化水素酸が収容されている。このフッ化水素酸のフッ酸濃度は例えば２０パーセント程度である。
【００５３】
エッチング槽１１内には、ヒータ１７が配置され、エッチング液１２が常に適切な反応温度，例えば摂氏３０度程度を維持するように制御されている。このため、エッチング槽１１内には温度サーミスタ等の第１の温度センサ１８が配置されており、後述するようにその温度をモニタしている。
【００５４】
エッチング槽１１には、往き管２１と戻り管２２が接続されている。往き管２１には、循環ポンプ２３が配置され、さらに、ポンプ２３の後段には、フィルター２４が設けられており、その後段は三方弁２５に接続されている。これにより、ポンプ２３の駆動によりエッチング槽１１から引き込まれたエッチング液は、フィルター２４で漉されて汚れが除去され、三方弁２５に導かれるようになっている。
【００５５】
一方、戻り管２２は、一端がエッチング槽１１に、他端側が上記三方弁２５に接続されており、これにより、往き管２１と戻り管２２とは三方弁２５を介して循環管路を形成しており、かつ往き管２１と戻り管２２とは二重配管により形成されている。この二重配管は、同心状に二重の配管を構成し、中心側をエッチング液が流れるようにし、周囲の管中には、図示しない循環手段による一定温度に管理された温水を循環させるようになっている。これにより、エッチング液の外部への漏れ防止とエッチング液の温度変化防止がはかられている。
【００５６】
さらに、三方弁２５の後段には、シャワー手段１５へエッチング液を供給するための供給管２６が配置されている。この供給管２６は、二重配管で形成され、その周囲の温水管だけが途中で分岐されて、分岐管２７が設けられている。分岐管２７には、後述するように、供給管２６に導かれるエッチング液の温度を調整するための温度調整器（以下「温調器」という。）２９と、導電率計３１が設けられている。この導電率計３１は、二重配管の周囲側の管中を循環する温水の導電率をチェックすることにより、エッチング液の漏れを感知する。
【００５７】
そして、供給管２６は、エッチング槽１１の上方にて、シャワー配管４１に接続され、シャワー配管４１の先端にはシャワー手段１５が設けられている。
【００５８】
揺動手段としての揺動アーム１４は、アーム先端に上記シャワー配管４１が固定されており、駆動手段４２に駆動されて、シャワー配管４１を図１において矢印で示した上下の方向に昇降させる。このシャワー配管４１には、後述するようにして収容器１３が固定されている。
【００５９】
図２は、エッチング装置１０を操作するための装置の操作手段１６と装置各部の構成を示すブロック構成図である。
【００６０】
図において、操作手段１６は、エッチング装置１０を運転操作するために、装置と一体に、もしくはこれと別体で隣接して設けられている操作盤等により主として構成されている。
【００６１】
操作手段１６には、少なくとも、後述の機能を有するシャワーモードスイッチ４５と、シャワー噴射スイッチ４６とが設けられている。シャワーモードスイッチ４５と、シャワー噴射スイッチ４６とは、制御手段４７に接続されている。制御手段４７は、操作手段１６と一体もしくはこれに接続されて設けられる別体の制御部であり、例えば所定のプログラムにより駆動されるＣＰＵや、これと同等の機能を有する制御回路等により構成されている。
【００６２】
制御手段４７には、上記エッチング槽１１の第１の温度センサ１８が接続されており、その検出結果を制御手段４７に伝えるようになっている。また、制御手段４７は、上記三方弁２５、ヒータ１７、シャワー手段１５、計時手段としてのタイマー４３、循環ポンプ２３と接続され、これらを駆動する指令を出すようになっている。さらに制御手段４７は、駆動手段４２に接続されており、この駆動手段４２に指令を出すことにより、揺動アーム１４を駆動するようになっている。
【００６３】
上記温調器２９には、第２の温度センサ４８と、ヒータその他等の温調手段４９が設けられている。これら第２の温度センサ４８と、温調手段４９とは制御手段４７に接続されており、第２の温度センサ４８は、分岐管２７を流れる二重管の周囲管の循環温水の温度を検出して検出結果を制御手段４７に伝え、制御手段４７は、この検出結果に基づく判断により、温調手段４９を駆動して、分岐管２７を流れる温水を加熱もしくは必要に応じて冷却することにより、エッチング液を加熱するようになっている。また、制御手段４７には導電率計３１が接続されており、導電率計３１は、二重配管の温水の導電率を計測して計測結果を制御手段４７に伝える。制御手段４７は、導電率計３１の計測結果に基づいて、配管中のエッチング液の漏れを検出し、液漏れと判断した場合には、ブザー等の所定の警告手段３２により、警告を発するようになっている。
【００６４】
図３及び図４は、エッチング装置１０に使用される収容器の第１の実施形態を詳しく示している。
【００６５】
図３の半断面図に示されているように、収容器１３は、この実施形態の場合、全体として筒状に形成されており、エッチング液１２に侵されない材質を選んで形成されている。
【００６６】
収容器１３の筒状の本体５１は、その側面の全面にわたって、フッ化樹脂、例えばＰＴＦＥにより形成されており、網や穴等の構造はなく遮蔽されている。また、その上端部５２は開放されていて、後述するように、水晶片１を上から投入することができるようになっている。
【００６７】
このため、収容器１３の底部５３は、図４の底面図に示すように、例えば、水晶片１の外形よりも小さな目を備えたＰＴＦＥ製の網状部材により塞がれており、収容器１３は全体として有底筒体でなっている。これにより、収容器１３内に投入された水晶片１が底から落ちることはなく、また、網目を通じてエッチング液が収容器１３内を通過できるようになっている。収容器１３の底部５３は必ずしも平坦である必要はなく、袋の底のように閉じていてもよい。要は、底部５３をエッチング液が通過でき、収容器１３の必要な範囲の側面が遮断されていればよい。
【００６８】
また、本体５１の上部には、リング状となった把手５４が設けられており、この把手５４の上端を、図１のシャワー供給管４１の途中に設けた突起等の掛止手段（図示せず）に引っかけることができるようになっている。
【００６９】
一方、シャワー手段１５は、図６に示すように、シャワー供給管４１の先端に取り付けたシャワーノズル６１を備えており、シャワー供給管４１により供給されるエッチング液１２を多数の線状の噴射液にして噴射することができるようになっている。
【００７０】
ここで、図５（ａ）に示すように、シャワー手段１５は、シャワー供給管４１の先端に取付けられ、また、収容器１３も上述のようにシャワー供給管４１に吊り下げ状態で掛止されることから、シャワー手段１５は、上下方向の同一の中心軸上に配置される。しかも、収容器１３は、シャワー供給管４１に掛止した時には、シャワー手段１５が、収容器１３の本体５１の上部に収容される状態となるように設定されている。
【００７１】
つまり、シャワー手段１５の少なくともノズル端面６２は、収容器１３の上端５２から上に出ることはなく、また、シャワー手段１５の少なくともノズル端面６２は、シャワー噴射をしていないときは、上述の揺動アーム１４の動作により、図６に示すように、常にエッチング液１２の液面Ｌ１よりも下に位置するように制御されるようになっている。
【００７２】
これにより、図５（ａ）に示されているように、シャワー手段１５から噴射されるエッチング液１２は、常に収容器１３の内側で噴射されて、その上端５２を越えることがなく、近くで作業する作業者にかからないようになっている。また、図５（ｂ）に参考例として示すような、側面部６６が網目で形成された収容器６５と比較すると、図５（ａ）に示されているように、収容器１３の側面５１は遮蔽されていることから、シャワー手段１５がエッチング液を噴射した時に、危険なミストが側面から出て、近くの作業者にかからないようになっている。
【００７３】
本実施形態による水晶振動片のエッチング装置１０は以上のように構成されており、次に図７のフローチャートと図８のタイムチャートを参照しながら、その動作を説明しつつ、本発明の実施形態にかかるエッチング方法を詳細に説明する。
【００７４】
このエッチング処理は、図１６及び図１７で説明した、水晶振動片を製造する前工程におけるＳＴ１のベースエッチングの終了後から開始する。
【００７５】
図７に示すように、先ず、図２の制御手段４７を介して、第１の温度センサ２５により、エッチング槽１１内のエッチング液１２が所定の温度，例えば摂氏３０度に到達したかどうかを確認する（ＳＴ１１）。その後、エッチング槽１１内に、専用治具としての収容器１３を上述したようにシャワー供給管４１に吊り下げるように掛止してセットする（ＳＴ１２）。
次に、操作手段１６及び制御手段４７を介して、駆動手段４２に指示を出し、揺動アーム１４を駆動させて、収容器１３を、図１に示すように、その下部をエッチング液１２内に浸漬させた状態にて、例えば８０ｍｍのストロークにて、上下に毎分１５回昇降させる（ＳＴ１３）。
【００７６】
続いて、作業者は、操作手段１６のシャワーモードスイッチ４５の間欠動作スイッチをオンする（ＳＴ１４）。ここで、シャワーモードスイッチ４５は、間欠動作スイッチと、連続動作スイッチがあり、間欠動作スイッチが押された場合には、間欠動作モードとなり、シャワー噴射スイッチ４６がオンとされた時から、制御手段４７の指示によりタイマー４３により計時が開始されると同時にシャワー１５に噴射動作が指示され、タイマー４３の計時が終了されるまで、噴射が継続される。
【００７７】
次に、収容器１３内に、ベースエッチング終了後の第１ランクの水晶片１が収容器１３内に投入される（ＳＴ１５）。ここで、第１ランクの水晶片１とは、図１７にて説明したＳＴ２の周波数分類のうちの最も周波数の低いものを指す。周波数分類は、例えば、ベースエッチング終了後の水晶片１を全部で２１の各段階にそれぞれランクして分類されている。
【００７８】
ＳＴ１５にひき続いて、直ぐにシャワー噴射スイッチ４６が押される（ＳＴ１６）。これにより、制御手段４７は、タイマー４３に指令を出して、図８のタイムチャートに示されているように、例えば５秒間の計時を指示し、シャワー手段１５のシャワーノズル６１から、エッチング液がこの５秒間噴射される。
【００７９】
この間、シャワー手段１５からのエッチング液を噴射するために、制御手段４７は、ポンプ２３に指示を出して、エッチング槽１１内に収容されているエッチング液１２を往き管２１を介して引き込み、このエッチング液１２は、フィルター２４を通って濾過された後、三方弁２５を通って供給管２６に送られる。この時、二重配管の周囲及び分岐管２７を循環する一定温度に管理された温水が温調器２９に導かれ、その第２の温度センサ４８の検出値が制御手段４７に送られる。
【００８０】
制御手段４７は、この検出値に基づいて、必要により温調手段４９により温水を加熱あるいは冷却し、さらに、導電率計３１の検出結果を制御手段４７がモニタして液漏れがないか否かを判断し、液漏れがなければ、温調した温水を供給管４１までの経路にて、エッチング液１２と熱交換させて、適切な反応温度となったエッチング液１２をタイマー４３による計時時間内だけ噴射させる。
【００８１】
これにより、収容器１３内のエッチング液１２の液面Ｌ１に浮いている水晶片１（図１参照）に対して、上からエッチング液１２が噴射されるので、水晶片１は、効果的にエッチング液１２内に沈む。しかも、水晶片１は、完全に沈まなくても、浮かんでいる水晶片１の表面にエッチング液１２がふきつけられることから、この表面においてもエッチングが進行する。この時のエッチング液１２は適切な温度に調整されているので、より一層確実なエッチング処理が行われる。
【００８２】
また、シャワー手段１５によるエッチング液の噴射により、収容器１３の本体５１の内面の液面Ｌ１より高い箇所に薄い水晶片１が貼りついた場合等においても、これを噴射液により落として、エッチング液１２内に戻すことができる。
【００８３】
次いで、ＳＴ１７にて、周波数分類の第２ランクの水晶片１が収容器１３に投入されて図８に示すように、上述のＳＴ１５，１６と同じようにエッチング処理がなされ、以後、最終ランクの水晶片１が投入されるまで、同じ手順によるエッチング処理がされる（ＳＴ１８）。
【００８４】
この最終ランクの水晶片１が収容器１３内に投入されると、操作手段１６のシャワーモードスイッチ４５が連続運転に切り換えられ、シャワー噴射スイッチ４６がオンされる（ＳＴ１９）。これにより、図８のタイムチャートに示すように、制御手段４７に予め指定した時間だけ、シャワー手段１５によるエッチング液の連続噴射が行われ、その間エッチング処理が進行する。
【００８５】
そして、上記指定時間が経過するとともに、制御手段１６のシャワー噴射スイッチ４６がオフされ（ＳＴ２０）ると、制御手段４７により、駆動手段４２へ指令が出されて揺動アーム１４の駆動が停止される（ＳＴ２１）。
【００８６】
次いで、上記指定時間となったら、エッチング槽１１より収容器１３が引き上げられ、エッチング処理が終了し、エッチング処理終了後の水晶片１は、図示しない荒リンス槽にて洗浄され（ＳＴ２３）、次の乾燥工程へ移される（ＳＴ２４）。
【００８７】
以上の工程により得られた水晶片１をベースエッチング後の水晶片１とを比較した状態が図９に示されている（実施形態の効果を分かりやすくするため、ランク分類せずにエッチングした）。すなわち、図９（ａ）は、ベースエッチング処理をした後の水晶片の周波数特性の分布の様子を示しており、これらについて、上述のエッチング処理をした後、その周波数特性を調べると、図９（ｂ）に示すように、平均値がプラスにシフトし分布が若干ひろがっていることが理解できる。図１８（ｂ）と図９（ｂ）とを比較すると、図９（ｂ）の分布はピークがひとつであり分布範囲が十分狭いことが理解できる。
【００８８】
図１０は、エッチング装置１０に使用される収容器の第２の実施形態を示している。
【００８９】
図１０の半断面図に示されているように、収容器７０は、この実施形態の場合、全体として筒状に形成されており、エッチング液１２に侵されない材質を選んで形成されている。
【００９０】
収容器７０の筒状の本体７１は、フッ化樹脂、例えばＰＴＦＥ（ｐｏｌｙ ｔｅｔｒａ ｆｌｕｏｒｏ ｅｔｈｙｌｅｎｅ）により形成されている。また、その上端部７２は開放されていて、上述した第１の実施形態の収容器１３と同様に、水晶片１を上から投入することができるようになっている。
【００９１】
本体７１の上部側面は網や穴等の構造はなく遮蔽された遮蔽部７３となっていて、液体が通過できないようになっている。
【００９２】
これに対して、本体７１の下部側面及び下面は、連通部７４とされており、例えば、水晶片１の外形よりも小さな目を備えたＰＴＦＥ製の網状部材により形成されており、収容器７０は全体として有底筒体でなっている。これにより、収容器７０内に投入された水晶片１が底から落ちることはなく、また、網目を通じてエッチング液が収容器７０内を通過できるようになっている。
【００９３】
この網目状の連通部７４は、例えば図１３に示すように、エッチング中に上下に揺動された場合に、図の左で示す上方に移動された時にエッチング液の液面Ｌ１よりも下に浸漬される領域のほぼ全体に形成される。
【００９４】
これに対して、上記遮蔽部７３は、図１３の図の右で示す下方に移動された時にエッチング液の液面Ｌ１よりも少なくとも上にある領域に形成される必要がある。これにより、第１の実施形態で説明したように、シャワー手段１５によるエッチング液の噴射が行われた時に、収容器７０の外部にエッチング液のミストが飛散することが防止される。
【００９５】
また、本体７１の上部には、リング状となった把手５４が設けられており、この把手５４の上端を、図１３に示すように、図１のシャワー供給管４１の途中に設けた掛止手段７６に引っかけることができるようになっている。
【００９６】
さらに、上記遮蔽部７３の内面，すなわち筒体の内面には、図１０及び図１１に示されているような縦方向の溝７５が多数形成されている。この溝７５の形成される方向は、図１３の矢印で示す収容器７０の揺動方向と一致されている。
【００９７】
そして、複数の溝７５どうしの間隔Ｐは、好ましくは、図１１に示すように、少なくとも水晶片１の幅Ｗ３よりも小さく、例えば１ｍｍ以下とされている。
【００９８】
遮蔽部７３の内面に溝７５が形成されることにより、この面に水晶片１が接触した時には、その接触面積が小さくなる。これによりエッチング中に水晶片１が収容器７０の内面にはりついてしまうことを有効に防止することができる。それと共に、静電気の影響で収容器７０の内面にはり付いた水晶片１を除電して取り出す際に、その吸着力が低減するため、取り出し易くなる。
【００９９】
特に、複数の溝７５どうしの間隔Ｐが水晶片１の幅よりも小さい場合には、水晶片１と遮蔽部７３の内面との接触面積を確実に小さくすることができ、水晶片１の遮蔽部７３内面へのはりつきを、より確実に防止することができる。
【０１００】
そして、溝７５の形成方向を、上述のように収容器７０の揺動方向と一致させない場合には、例えばこの揺動方向と交差する方向に溝７５を設けることになる。そうすると、収容器７０を図１３のように揺動させると、溝の縁部が水晶片１と当る可能性があり、水晶片１を損傷するおそれがある。したがって、図１１のように溝７５を形成することにより、このような水晶片１の損傷を防止することができる。
【０１０１】
図１２は、溝７５の形成例を示している。
【０１０２】
図１２（ａ）の溝７５ａは、図１１の溝７５の形状のその深さ方向の断面が図示のように曲線状になるようにした例である。つまり、溝７５ａの内面が曲面状とされている。また、この場合、溝７５ａの幅Ｗ１と溝どうしの間隔Ｗ２は同じ寸法とされていて、水晶片１の幅Ｗ３よりも小さく設定されている。そして、溝７５ａの深さＤも水晶片１の幅Ｗ３よりも小さく設定されている。
【０１０３】
収容器７０の遮蔽部７３の内面の溝７５ａを図１２（ａ）の形状に形成することにより、溝内を通過するエッチング液に対して、通路断面積が大きくなり、表面張力によるエッチング液の溝内への残留を抑制することができる。また、溝７５ａの幅と深さが水晶片１の幅よりも小さくされているので、溝７５ａ内への水晶片１のはりつきを有効に防止することができる。
【０１０４】
図１２（ｂ）の溝７５ｂは、図１２（ａ）の溝７５ａの寸法とほとんど同じであり、その形状が異なっている。すなわち、図１１の溝７５の形状のその深さ方向の断面が図示のようにＶ字状になるようにした例である。
【０１０５】
これにより、溝７５ｂの縁部である角７５ｃの図示の角度θが鈍角となり、鋭利な角度ではないようにすることができる。これにより、エッチング作業中に、この角７５ｃに水晶片１が当たった場合にも、これを損傷しにくく、品質を損なうことなくエッチングすることができる。
【０１０６】
本発明は上述の実施形態に限定されない。エッチング装置の収容器は、同等の機能を備える種々の形態が適用できる。シャワー手段は、複数のシャワーノズルを備えていてもよい。また、上述の各工程のうち、手動で行われる作業を自動化し、自動で行われる処理を人が処理してもよい。
【０１０７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、環境を汚染することなくエッチング中に水晶片が浮くことを防止し、全体に均一な高精度のエッチング処理を行うことができる水晶振動片のエッチング方法とエッチング装置及びこれに使用される水晶片の収容器を提供することができる。
【０１０８】
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態による水晶振動片のエッチング装置の概略構成図。
【図２】図１のエッチング装置の操作手段と装置各部との関係を示すブロック構成図。
【図３】 図１のエッチング装置の第１の実施形態に係る収容器を示す半断面図。
【図４】 図１のエッチング装置の収容器の底面図。
【図５】 図１のエッチング装置の収容器を説明する図であり、（ａ）は本実施形態の収容器の説明図、（ｂ）は、参考例の収容器の説明図。
【図６】 図１のエッチング装置のシャワー手段の構成例を示す正面図。
【図７】 図１のエッチング装置の動作例を示すフローチャート。
【図８】 図１のエッチング装置の動作例を示すタイムチャート。
【図９】 水晶片の周波数特性を示すグラフであり、（ａ）はベースエッチング処理後の水晶片の周波数特性を示し、（ｂ）は本実施形態のエッチング処理後の水晶片の周波数特性を示している（但し、ランク分類は行っていない）。
【図１０】 図１のエッチング装置の第２の実施形態に係る収容器を示す半断面図。
【図１１】 図１０の収容器の遮蔽部の構成を示す概略説明図。
【図１２】 図１０の収容器の遮蔽部の溝の深さ方向の概略部分断面図。
【図１３】 図１０の収容器を使用してエッチングする場合の揺動の様子を示す図。
【図１４】 水晶（振動）片の形状を示す概略斜視図。
【図１５】 図１４の水晶片のエッチング処理を説明する図。
【図１６】 図１４の水晶片のエッチング処理を示すフローチャート。
【図１７】 図１６のエッチング処理工程における周波数分布とランク分類を説明する図。
【図１８】 水晶片の周波数特性を示すグラフであり、（ａ）はベースエッチング処理後の水晶片の周波数特性を示し、（ｂ）はエッチング処理後（Ｆ調エッチングに相当する）水晶片の周波数特性を示している（但し、ランク分類は行っていない）。
【符号の説明】
１ 水晶（振動）片
１０ 水晶振動片のエッチング装置
１１ エッチング槽
１２ エッチング液
１３，７０ 収容器
１４ 揺動アーム
１５ シャワー手段
１６ 操作手段
７３ 遮蔽部
７４ 連通部
７５ 溝

Claims (14)

1. 水晶片を少なくともフッ酸を含むエッチング液にてエッチング処理する方法において、
   エッチング液を収容したエッチング槽内に水晶片を投入し、
   水晶片に対してエッチング液を噴射する手段により、該水晶片を前記エッチング槽内に沈めてエッチング処理を行う
   ことを特徴とする、水晶振動片のエッチング方法。
2. 前記エッチング液を噴射する手段はシャワーであることを特徴とする、請求項１に記載の水晶振動片のエッチング方法。
3. 前記水晶片は、水晶振動片を製造する工程における仕上げランクに対応して定めた投入順序に従って、エッチング液内に順次投入することを特徴とする、請求項１または２に記載の水晶振動片のエッチング方法。
4. フッ酸を利用したエッチング液を収容するエッチング槽と、
   このエッチング槽のエッチング液内に浸漬される水晶片の収容器と、
   この水晶片の収容器を上下に揺動させる揺動手段と、
   前記水晶片の収容器内にて、収容した水晶片に対して、エッチング槽から引き込んだエッチング液を噴射するシャワー手段と
   を有することを特徴とする、水晶振動片のエッチング装置。
5. 前記水晶片の収容器は、上端部が開放され、側面部が遮蔽され、底部は液体が連通可能とされた有底筒体でなることを特徴とする、請求項４に記載の水晶振動片のエッチング装置。
6. 前記エッチング槽からエッチング液を引き込んで前記シャワー手段に供給する前に、エッチング液の温度を調整する手段を備えることを特徴とする、請求項４または５のいずれかに記載の水晶振動片のエッチング装置。
7. 前記シャワー手段が、未使用時には、前記揺動手段により下降されて、少なくともそのノズル端面がエッチング液内に浸漬される構成とされていることを特徴とする、請求項４ないし６のいずれかに記載の水晶振動片のエッチング装置。
8. 上端部が開放され、側面部が遮蔽され、底部は液体が連通可能とされた有底筒体でなることを特徴とする、エッチング用の水晶片の収容器。
9. 上端部が開放された筒体でなり、
   前記筒体側面の上部を遮蔽することにより設けた遮蔽部と、
   この遮蔽部より下の筒体下部及び筒体底部に設けた網状の連通部と
   を備えることを特徴とする、エッチング用の水晶片の収容器。
10. 前記遮蔽部の内面には、エッチング作業における収容器の揺動方向に沿って複数の溝が形成されている
    ことを特徴とする、請求項９に記載のエッチング用の水晶片の収容器。
11. 前記複数の溝どうしの間隔が水晶片の幅よりも小さく形成されている
    ことを特徴とする、請求項１０に記載のエッチング用の水晶片の収容器。
12. 前記溝の幅及び深さが、エッチングされる水晶片の幅よりも小さく設定されている
    ことを特徴とする、請求項１０又は１１のいずれかに記載のエッチング用の水晶片の収容器。
13. 前記溝の断面形状がＶ字状に形成されていることを特徴とする、請求項１０ないし１２のいずれかに記載のエッチング用の水晶片の収容器。
14. 前記溝の内面が曲面状に形成されていることを特徴とする、請求項１０ないし１２のいずれかに記載のエッチング用の水晶片の収容器。

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