JP4197001B2 - 圧電振動片の製造方法 - Google Patents
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Description
またはフォトリソ技術を用いてウェットエッチング加工する方法で製造されている。近年
、圧電振動片の小型化および生産性の向上のために、ウェットエッチング加工を用いる圧
電振動片の製造方法が多用されている。
ところが、例えば水晶振動片をウェットエッチング加工にて製作した場合、エッチング
速度は水晶の結晶軸の方向に依存する異方性があることから、側壁部が斜めになって輪郭
の形状が精度よく形成できず、このことが水晶振動子としての特性に悪い影響を与えると
いう難点がある。
性のないエッチング加工が可能であることが知られている(特許文献1参照)。
例えば、従来の音叉型水晶振動片を水晶基板からドライエッチング加工を用いて製造す
る場合について説明する。図5は、音叉型水晶振動片における振動腕の断面を示す製造工
程説明図である。図5(a)において、水晶基板101の一方の主面に振動腕110を含
み音叉型水晶振動片の外形を形成する部分にメタルマスク102を形成し、水晶基板10
1を冷却板100の上に載置して基板厚みの中ほどまでドライエッチングを行う。
形成する部分にメタルマスク103を形成し、図5(b)のように前工程で加工した水晶
基板101の面を冷却板100に接するように載置する。そして、図5(c)のように水
晶基板101をドライエッチングして行き、図5(d)のように基板厚み分をドライエッ
チングして、音叉型水晶振動片の外形を形成している。
このように、水晶基板101を両面からドライエッチングして、水晶振動片を製造して
いるが、ドライエッチングの加工における発熱があり、通常、水晶基板101を冷却板1
00に接触させて、水晶基板101の熱を放散させている。
ング(図5(b),(c))では、水晶基板と冷却板との接地面積が小さくなり、充分な
水晶基板の放熱が得られない。このため、水晶基板の一方の主面からのドライエッチング
と他方の主面からのドライエッチングとでは、エッチング加工温度が異なることに加え、
水晶基板にそりが生じてエッチングした加工面の形状にばらつきがでる不具合があった。
また、過度に水晶基板に熱が蓄積された場合、水晶基板に割れが生ずる問題があった。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ドライエッチン
グを用い圧電基板から圧電振動片を形成する際に、圧電基板からの充分な放熱が得られ、
圧電基板の割れを防止し、エッチング形状のばらつきを抑える圧電振動片の製造方法を提
供することにある。
する工程であり、その後、前記輪郭形状部をウェットエッチング加工して除去する第3の
工程と、を含んでいても良い。
工時間を短縮でき、製造効率を高めることができる。また、ドライエッチング加工により
圧電振動片の加工面に形成された微小な深さの加工変質層をウェットエッチング加工で除
去する効果もあり、特性の良好な圧電振動片を得ることができる。
では音叉型水晶振動片の製造方法を例にとり説明する。
(第1の実施形態)
り、図1(a)は概略部分平面図、図1(b)は同図(a)のA−A断線に沿う断面図で
ある。
音叉型水晶振動片1は、基部12の一端から一対の振動腕11が延在して構成されてい
る。また、基部12の他端は支持部14に接続され、水晶基板内に多数の音叉型水晶振動
片1が支持部14に連結した連結体として形成されている。そして、音叉型水晶振動片1
の側壁部は、水晶基板の主面に対してほぼ直角に形成されている。
図2はドライエッチング加工に用いられるメタルマスクの形状を示す模式部分平面図で
ある。図3は音叉型水晶振動片の製造工程を示し、図2のB−B断線に沿う断面について
示す模式部分断面図である。
まず、水晶基板10の一方の主面に図2に示すような、Niなどの材料で形成したメタ
ルマスク21a,21bを形成する。このメタルマスク21a,21bは、多数の音叉型
水晶振動片1の輪郭および支持部14の輪郭を有しその輪郭に沿った線状の輪郭形状部2
0が開口されたマスクである。メタルマスク21aは音叉型水晶振動片の形状であり、メ
タルマスク21bは切り落とし部の形状をなしている。また、輪郭形状部20はおよそ3
0μm〜100μmの幅に設定されている。
板10を、メタルマスク21a,21bを上面にして冷却板50に載置する。
そして、図3(b)に示すように、メタルマスク21a,21bをマスクとして、水晶
基板10の輪郭形状部20を断面方向にドライエッチング加工する。ドライエッチング加
工は水晶基板10の厚みの中ほどまで加工を行ない、溝部22を形成する。このとき、ド
ライエッチング加工によって生ずる熱は水晶基板10から冷却板50に放散される。
なお、ドライエッチング加工は、一般に採用されている酸化膜ドライエッチャーによっ
てRIE(リアクティブイオンエッチング)装置などにて、反応ガス、例えばCHF3を
用いてエッチング加工する。
に図2と同様なパターンのメタルマスク23を形成する。そして、図3(c)に示すよう
に、前の工程でドライエッチング加工した一方の主面が冷却板50に接するように載置す
る。
続いて、図3(d)に示すように、水晶基板10の他方の主面に形成したメタルマスク
23をマスクとして、水晶基板10の輪郭形状部20を断面方向にドライエッチング加工
を行ない、溝部24を形成して行く。
さらにドライエッチング加工を継続し、水晶基板10の厚さ分までドライエッチング加
工を行うことで、音叉型水晶振動子1の外形を分離する。このとき、ドライエッチング加
工によって生ずる熱は水晶基板10から冷却板50に放散される。
そして、水晶基板10を取り出して、メタルマスク21a,21b,23を除去して、
図3(e)に示す振動腕11を備えた多数の音叉型水晶振動片1を形成する。このように
して、図1に示す、水晶基板10に多数の音叉型水晶振動子1が支持部14に連結した連
結体が形成できる。
板10の一方の主面から音叉型水晶振動片1の輪郭に沿った形状を有する輪郭形状部20
をドライエッチング加工して溝部22を形成する。そして、このドライエッチング加工し
た水晶基板10の一方の主面を冷却板50に向けて載置して、水晶基板10の他方の主面
から輪郭形状部20を水晶基板10の断面方向にドライエッチング加工して溝部24を形
成している。このように、溝部24を形成する工程において、水晶基板10が冷却板50
に接する面は、前の工程でエッチング加工した溝部22を除く部分であり、切り落とし部
を含んだ広い面積で冷却板50に接することができ、ドライエッチング加工で水晶基板1
0に発生する熱は、充分に冷却板50に放散される。
このことから、過度に水晶基板10に熱が蓄積せず、水晶基板10が割れることがなく
なる。そして、水晶基板10の一方の主面からのドライエッチングと他方の主面からのド
ライエッチングでのエッチング加工温度がほぼ同等になりエッチングした加工面の形状の
ばらつきを減少させることができる。また、ドライエッチング加工にて音叉型水晶振動片
1の外形加工を行うため、ウェットエッチング加工で形成した場合と異なり、側壁部が斜
面状とならず、水晶基板10の主面に対してほぼ直角に形成できる。
(第2の実施形態)
とウェットエッチング加工を用いた実施形態について説明する。本実施形態では、第1の
実施形態で説明した製造工程の途中までは同じ工程をとり、以降の工程について図面に従
い説明する。
図4は音叉型水晶振動片の製造工程を示す模式部分断面図である。この断面図は、第1
の実施形態で説明したのと同様に、図2のB−B断線に沿う断面に相当する断面図である
。
)に示すように、水晶基板10の輪郭形状部20の一部を残すようにドライエッチング加
工を行う。
そして、水晶基板10を取り出して、図4(a)に示すように、メタルマスク21a,
21b,23を除去する。その後、フッ酸、フッ化アンモニウムなどのエッチング液を用
い水晶基板10をウェットエッチング加工し、輪郭形状部20を除去する。このことで、
音叉型水晶振動子2の外形を分離する。このとき、水晶基板10の主面および断面がエッ
チングされるが、断面のエッチングレートに比べ主面のエッチングレートは大きく、水晶
基板10の厚みが減少するようにエッチングされる。このため、図4(b)に示すように
、振動腕15も厚みの減少した形状となる。
このようにして、水晶基板10に多数の音叉型水晶振動子2が支持部に連結した連結体
が形成できる。
たが、少なくとも音叉型水晶振動片2と支持体の部分にフォトレジスト膜を形成し、他の
部分をウェットエッチングしても良い。
加え、エッチング速度の速いウェットエッチングを用いることで、加工時間を短縮でき、
製造効率を高めることができる。また、ドライエッチング加工により音叉型水晶振動片2
の加工面に形成された微小な深さの加工変質層をウェットエッチング加工で除去する効果
もあり、特性の良好な音叉型水晶振動片2を得ることができる。
定する固定用シートを設置した冷却板の上に水晶基板を載置しても良い。
また、本実施形態では水晶振動片として音叉型水晶振動片を例示したが、音叉型に限ら
ず、双音叉型、H型、ダブルT型と呼ばれる水晶振動片、さらにはATカット水晶振動片
にも利用が可能である。
さらに、本実施形態では圧電基板として水晶基板を例示して説明したが、水晶基板以外
のタンタル酸リチウム(LiTaO3)またはニオブ酸リチウム(LiNbO5)などの圧
電基板にも応用することができる。
1…振動腕、12…基部、14…支持部、15…振動腕、20…輪郭形状部、21a,2
1b,23…メタルマスク、22,24…溝部、50…冷却板。
Claims (2)
- 表裏に主面を有する圧電基板をエッチング加工にて加工して、圧電振動片と支持部とが連結した連結体と、切り落とし部とを分離する工程を有する圧電振動片の製造方法であって、
冷却板に前記圧電基板を載置し前記冷却板に接しない一方の主面から前記連結体の輪郭に沿った形状を有する輪郭形状部を前記圧電基板の断面方向にドライエッチング加工する第1の工程と、
前記第1の工程でドライエッチング加工した前記一方の主面を前記冷却板に向けて載置して前記切り落とし部を前記冷却板に接しつつ、他方の主面から前記輪郭形状部を前記圧電基板の断面方向にドライエッチング加工する第2の工程と、を含むことを特徴とする圧電振動片の製造方法。 - 請求項1に記載の圧電振動片の製造方法において、
前記第2の工程が前記輪郭形状部の一部を残しドライエッチング加工する工程であり、
その後、前記輪郭形状部をウェットエッチング加工して除去する第3の工程と、を含むことを特徴とする圧電振動片の製造方法。
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