JP4472381B2 - 水晶振動子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は水晶デバイスに属し、主として通信分野の伝送系装置に使用される水晶発振器に用いられるATカットの厚みすべり振動をする高周波水晶振動子の製造方法に関する。

従来の水晶素板薄板の振動部とその周囲を囲う水晶素板厚板の補強部とが一体と成った形状をしたATカットの厚みすべり振動をする水晶振動子の製造方法において、例えば基本波の主振動周波数１５０MHzの場合ではその振動部分の厚みが１０μｍ程度といったような非常に薄い薄板が必要となり、そのために水晶素板薄板の振動部とその周囲を囲う水晶素板厚板の補強部とから成る形状をした水晶振動子が多数個パターンニングされている一枚の水晶から成るウェハーを薬液中に浸漬させてウェットエッチングを行う工程を含む、図３のフローチャートに示されるような製造工程をとることが一般的であった。

一方、最近の傾向では通信分野の伝送系装置等を中核として、水晶振動子を内部に搭載した水晶発振器を含む、そのような搭載部品についての非常に急激な市場からの主振動周波数の高周波化はもとより、小型化や低背化、更に加えて軽量化や低価格化の要求があるのが実際である。

特開２００１−３４５６７０ 特開２００１−３１７９９２

なお、出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を、本件出願時までに発見するに至らなかった。

前述した市場の要求に応えて、主振動周波数の高周波化が図られて先の１５０MHzを超えた主振動周波数が６００MHz近傍のATカットの水晶振動子の製造にあたり、従来のウェットエッチングを行う工程を含む水晶振動子の製造方法では、ウェットエッチングの際に水晶の異方性の影響を受けて結晶軸方向によってエッチング速度が異なるといった現象が起きる。その為に水晶素板薄板の振動部である凹部の縁部において、図４の長辺方向の側面図に示されるようにその主面に対して特にZ’のエッチング面が振動面に対して直角にウェットエッチングされずに傾斜や丸みを帯びてしまう個所を生じ、その結果、振動面の厚みが不均一となり良好な水晶素板薄板の平面度や、もしくは水晶素板の表面でその水晶素板の裏面との良好な平行度が得られないといった現象が生じるといった問題がある。

また、その結果、多数の不要なスプリアス振動が必要とする主振動以外に発生して、一例をあげるならば、こういった水晶振動子を電圧制御型水晶発振器(VCXO)に搭載した場合には、電圧制御型水晶発振器の出力に周波数ジャンプ等の不具合を発生して安定した発振周波数が得られなくなるという不具合を生じるおそれがある。

本発明は、以上のような技術的背景のもとでなされたものであり、従がってその目的は、水晶素板薄板の振動部とその周囲を囲う水晶素板厚板の補強部とが一体に成ったATカットの厚みすべり振動をする水晶振動子の、ブラストを使用した製造方法を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明は、水晶素板薄板の振動部とその周囲を囲う水晶素板厚板の補強部とが一体に成ったATカットの厚みすべり振動をする水晶振動子の製造方法において、水晶基板を載置する工程と、この水晶基板の上にマスクを載置する工程と、水晶基板上に載置されたマスク側から水晶基板にブラスト加工をする工程と、先のマスクを水晶基板から取り外す工程と、基板のブラスト加工面側の全面に保護膜を形成する工程と、基板の先の保護膜形成面の裏面全面をウェットエッチング加工する工程と、基板のブラスト加工面側の全面に形成された保護膜を剥離する工程と、先の水晶基板上に多数個の水晶振動子が形成された状態でそれぞれの水晶振動子の周波数を調整する工程と、水晶基板上のそれぞれの水晶振動子に電極を形成する工程と、この水晶基板上のそれぞれの水晶振動子の周波数を検査する工程と、多数個の水晶振動子が形成された水晶基板をそれぞれの水晶振動子に個割りする工程、とにより成ることを特徴とする。

本発明の水晶振動子の製造方法により、水晶素板薄板の振動部はウェットエッチングにおける異方性の影響を受けないために、その著しく良好な平面度と断面形状を得ることが出来、また振動面平面を従来に比べて大きくすることが出来、その結果、信頼性の高い水晶振動子を製造することが出来る。

また、本発明の水晶振動子の製造方法により、非常に小さな水晶素板薄板の振動部を必要とする水晶振動子を歩留まり良く製造することが出来る。

また、本発明の水晶振動子の製造方法により、水晶素板の薄板の振動部凹みの側面に適度な傾斜がつくので電極の引き回しの加工が容易と成り、同時に電極切れなどの不具合を無くす効果を奏する。

以下に図面を参照しながら本発明の実施の一形態について説明する。
なお、各図においての同一の符号は同じ対象を示すものとする。

図１は本発明の水晶振動子３の製造方法の工程図である。まず、水晶基板４を載置する（S101）。次に先の水晶基板４の上に密着するようにマスク５を載置する（S102）。その後、水晶基板４上に載置されたマスク５側から水晶基板４にブラスト加工を行う。このブラスト加工によりマスク５で覆われていない水晶基板４の部分がブラスト加工される。次に水晶基板４上のマスク５を取り外し（S104）、続いて真空蒸着法などにより、先のブラスト加工された水晶基板面の全面に金属膜を保護膜７として成膜する（S105）。そして、先の保護膜７が形成された水晶基板面の裏面全面８、即ち水晶基板の平坦な面をフッ化水素系の溶液中に浸漬してウェットエッチングする（S106）。先の保護膜７によりブラスト加工面６はウェットエッチングされることは無く、従って、水晶の異方性の影響を受けること無く水晶基板４の平坦な面のみにウェットエッチングを行うことが出来る。保護膜７は金（Au)とクロム（Cr）等から成る二層膜が良い。所望の水晶基板４の厚さと成るまでウェットエッチングした後、先述の保護膜７をすべて剥離する（S107）。次に先の水晶基板４上に多数個の水晶振動子３が形成されている状態で、それぞれの水晶振動子３の周波数をエッチングにより調整する（S108）。次に水晶基板４上のそれぞれの水晶振動子３の表裏面に電極１０を形成する（S109）。続いてこの水晶基板４上のそれぞれの水晶振動子３の周波数を検査する（S110）。そして最後に多数個の、水晶振動子３の表裏面に電極１０の作られた水晶振動子３が形成された状態の水晶基板４をそれぞれの水晶振動子３にブレード（刃）等を用いて個割りする（S111)。このように、本発明の水晶振動子３の製造方法によれば、水晶素板薄板の振動部１はウェットエッチングにおける異方性の影響を受けない為に、非常に良好な平面度とその断面形状を得ることが出来、その結果、主振動以外の不要なスプリアス振動の無い、振動面凹面１１の凹面側面角度が振動面に対してほぼ直角の信頼性の高い水晶振動子３を製造することが出来る。なお、保護膜７をすべて剥離する工程（S107）の直後に、多数個の、水晶振動子３の表裏面に電極１０の作られた水晶振動子３が形成された状態の水晶基板４をそれぞれの水晶振動子３にブレード（刃）等を用いて個割りする工程（S111)を行った後に、先の水晶基板４上に多数個の水晶振動子３が形成されている状態で、それぞれの水晶振動子３の周波数をエッチングにより調整する工程（S108）と、次いで水晶基板４上のそれぞれの水晶振動子３の表裏面に電極１０を形成する工程（S109）を行い、続いてこの水晶基板４上のそれぞれの水晶振動子３の周波数を検査する工程（S110）をとることも出来る。

図２は本発明の水晶振動子３を支持台側の斜め上方から観た概略の斜視図である。ブラスト加工された面は水晶振動子３の下面方向のために本図では明示されてはいないが、ブラスト加工により形成された水晶素板９の薄板の振動部凹みの側面には適度な傾斜がつくので電極１０の引き回しの加工が容易と成り電極切れなどの不具合を無くすと同時に、振動面を従来に比べて大きくとることが出来るという効果を奏する。

図３は従来の水晶素板薄板の振動部１とその周囲を囲う水晶素板厚板の補強部２とが一体と成った形状をしたATカットの厚みすべり振動をする水晶振動子３の製造方法の工程図である。

図４は従来の水晶振動子３の概略の上面図、及びその概略の短辺方向断面図と長辺方向断面図である。本図のように従来の図３の工程図のような水晶振動子３の製造方法により製造される水晶振動子３では、本図の短辺、及び長辺方向からみた断面図にあるように水晶の異方性のために主面に対して特にZ’軸のエッチング面が振動面に対して直角にウェットエッチングされずに本図４の概略の短辺方向断面図と長辺方向断面図に示されるような、傾斜や丸みを帯びてしまう個所を生じるという問題があった。

本発明の水晶振動子の製造方法の工程図である。 本発明の水晶振動子を支持台側の斜め上方から観た概略の斜視図である。 従来の水晶素板薄板の振動部とその周囲を囲う水晶素板厚板の補強部とが一体と成った形状をしたATカットの厚みすべり振動をする水晶振動子の製造方法の工程図である。 従来の水晶振動子の概略の上面図、及びその概略の短辺方向断面図と長辺方向断面図である。

符号の説明

１ 水晶素板薄板の振動部
２ 水晶素板厚板の補強部
３ 水晶振動子
４ 水晶基板
５ マスク
６ ブラスト加工面
７ 保護膜
８ 保護膜形成面の裏面全面
９ 水晶素板
１０ 電極
１１ 振動面凹面
１２ ブラスト加工面の裏面全面

Claims (1)

1. 水晶素板薄板の振動部とその周囲を囲う水晶素板厚板の補強部とが一体に成ったATカットの厚みすべり振動をする水晶振動子の製造方法において、
   
   水晶基板を載置する工程と、
   該水晶基板の上にマスクを載置する工程と、
   該水晶基板上に載置された該マスク側から該水晶基板をブラスト加工する工程と、
   該マスクを該水晶基板から取り外す工程と、
   該基板のブラスト加工面側の全面に保護膜を形成する工程と、
   該基板の該保護膜形成面の裏面全面をウェットエッチング加工する工程と、
   該基板の該ブラスト加工面側の全面に形成された該保護膜を剥離する工程と、
   該水晶基板上に多数個の水晶振動子が形成された状態でそれぞれの水晶振動子の周波数を調整する工程と、
   該水晶基板上のそれぞれの該水晶振動子に電極を形成する工程と、
   該水晶基板上のそれぞれの該水晶振動子の周波数を検査する工程と、
   該水晶基板をそれぞれの該水晶振動子に個割りする工程と、
   により成ることを特徴とする水晶振動子の製造方法。

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