JP4891001B2 - 振動片の製造方法および水晶振動デバイスの製造方法、並びに水晶振動片および水晶振動デバイス - Google Patents

Description

本発明は、母基板から振動片を切り取る際の製造方法、および水晶振動デバイスの製造方法、並びに水晶振動片および水晶振動デバイスに関するものである。

近年、各種通信機器の小型化または電子機器の小型化にともなって、圧電振動デバイス、例えば、角速度センサ用音叉または水晶振動子等も小型化への対応が求められている。これら水晶振動デバイスに用いられる水晶振動片は、フォトリソグラフィおよびエッチングによって、一枚の水晶ウエハから数百個ないし数千個製造される。数百ないし数千個の水晶振動片を水晶ウエハから切り取る際には、人がピンセットで一つ一つの水晶振動片を切り取ったり、人または自動装置が吸引ノズルを使用することにより一つ一つの水晶振動片を切り取ったりしている。

しかし、水晶振動片と水晶ウエハとの連結部が途中で折れてしまい、きれいに水晶振動片を切り取ることができない場合がある。そこで、特許文献１は、水晶振動片と水晶ウエハとの連結部に薄肉部を設けて、きれいに水晶振動片を切り取ることができる提案を開示している。この水晶振動片を切り取る際には、上方から吸引ノズルを降下させ、一つの水晶振動片の表面に吸引ノズルを吸着させて、水晶振動片を上に引き上げることにより水晶振動片を切り取っている（特許文献１の図９を参照）。
特開２００３−１９８３０３号公報

しかし、一枚の水晶ウエハに数百ないし数千個の水晶振動片があるにもかかわらず、吸引ノズルで一つ一つの水晶振動片を吸着していたのでは、時間が非常にかかる。これでは圧電振動デバイスの生産性を高めることができない。一方、生産性を高めても、水晶振動片を切り取る際に、水晶振動片にキズが付いたり、連結部がきれいに切り取れなかったりしては、水晶振動片の品質を高めることができない。

そこで、本発明の目的は、母基板から振動片を切り取る際に、振動片の品質を維持して生産性を高めることができる振動片の製造方法、水晶振動デバイスの製造方法、水晶振動片および水晶振動デバイスを提供することである。

第１の観点の振動片の製造方法は、連結部を介して支えられた振動片を複数有した母基板から、振動片を切り出す振動片の製造方法において、母基板を支えるとともに振動片の大きさに合わせた開口が形成された搭載ベッドと、振動片の面積よりも小さな孔を複数有し、搭載ベッドに対して移動可能であり、且つ開口に対応した大きさの吸引ベッドとを有する吸引テーブルを準備する工程と、吸引テーブルに母基板を載置する工程と、吸引ベッドによる吸引を開始し、且つ押し出し手段により振動片を押し出して、母基板から振動片を切り取る工程と、を有する。そして、押し出し手段は、振動片を押し出すとともに振動片を吸引する吸引ベッドを移動させる。ここで母基板とは、水晶ウエハまたはシリコンウエハを含む概念である。
上記構成によれば、一度に一枚の母基盤から数百ないし数千個の振動片を取り出すことができる。吸引部で振動片を吸引しているので、複数の振動片同士が互いに接触して、振動片にキズをつけることもない。このため、振動片の生産性を高めることが可能となるとともに、品質の安定を図ることができる。

第２の観点の振動片の製造方法は、第１の観点において、押し出し手段が母基板に対して垂直方向に移動するウエハリテーナと母基板に対して垂直方向に移動するプッシュパッドとを含み、ウエハリテーナは母基板を押さえ、プッシュパッドは振動片を押す。
上記構成によれば、押しピンが母基板に対して垂直方向に振動片を押すことで、母基板から振動片を切り取ることができる。

第３の観点の振動片の製造方法は、第１の観点において、押し出し手段は、低音を発生させる振動板であり、振動板は母基板に対して垂直方向に低音を発生させて振動片を押す。
上記構成によれば、低音を発生させて、空気振動が母基板に対して垂直方向に振動片を押すことで、母基板から振動片を切り取ることができる。

第４の観点の振動片の製造方法は、第１ないし第３の観点において、母基板と吸引テーブルとの間に振動片の面積よりも小さな孔を複数有する薄板を配置する工程を有する。
上記構成によれば、薄板に数百ないし数千個の振動片を載せることができる。振動片を切り取り装置から取り外す際に、一度に搬送することができる。また、薄板には孔が開いているので、吸引部による振動片の吸引を妨げることがない。

第５の観点の振動片の製造方法によれば、第４の観点において、薄板は、振動片が挿入される凹み部を有する。
上記構成によれば、薄板に振動片に対応した凹み部があるので、切り取られた振動片は凹み部に入る。このため、搬送の際に、複数の振動片同士が互いに接触することもなく、振動片にキズをつけることもない。

第６の観点の振動片の製造方法は、第２または第３の観点において、搭載ベッドが連結部を支える。
上記構成によれば、固定板が連結部を支えているため、押しピンまたは空気振動により振動片を押した場合であっても、連結部と振動片との境界から切り取ることができる。このため、振動片から連結部を削るなどの後加工をすることなく、そのまま振動デバイスに使用することができる。このため、生産効率がよい。

本発明によれば、水晶振動片の品質を高め生産性を向上させた高めることができる振動片の製造方法を提供することができる。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

＜水晶振動片の切り取り装置の構成＞
図１は本実施形態の水晶振動片２０の切り取り装置１００の斜視図である。切り取り装置１００は、大きく分けて、土台テーブル１１０と、吸引テーブル１２０と、押し出しテーブル１４０とから構成される。吸引テーブル１２０は、ウエハ搭載ベッド１２１と多孔質吸引ベッド１２２とを有しており、多孔質吸引ベッド１２２は吸引チャンバ１２３に接続されている。吸引チャンバ１２３は、不図示の真空ポンプに接続された真空ホース１２９が接続されている。

ウエハ搭載ベッド１２１は金属または硬質のプラスチック材から構成されている。ウエハ搭載ベッド１２１は、多孔質吸引ベッド１２２の外形に対応した複数の矩形孔１２７が形成されている。また、ウエハ搭載ベッド１２１は、押し出しテーブル１４０の移動ガイドとなる第２ガイドピン１２４と、後述する水晶ウエハ１０の位置決めピン１２６とを設けている。多孔質吸引ベッド１２２、第２ガイドピン１２４および位置決めピン１２６のそれぞれの位置は、水晶ウエハ１０の水晶振動片２０の位置に合わせて設計されている。

多孔質吸引ベッド１２２は、ニッケル、アルミニウムもしくは黄銅などの金属、または硬質のプラスチック材から構成されている。水晶振動片２０が多孔質吸引ベッド１２２に吸着される場合には、水晶振動片２０よりもやわらかいプラスチック材が好ましい。そして、多孔質吸引ベッド１２２は、押し出しテーブル１４０側に約０．５ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以下の多数の孔を有している。多孔質吸引ベッド１２２の土台テーブル１１０側は、直接、吸引チャンバ１２３に接続されている。吸引チャンバ１２３には、ウエハ搭載ベッド１２１の移動ガイドとなる第１ガイドピン１１２が４本設けられている。

土台テーブル１１０は、ウエハ搭載ベッド１２１を一定の距離に固定する支柱１１４を４本設けており、また第１ガイドピン１１２が挿入される第１ブッシュ１１５を４箇所に設けている。また、吸引チャンバ１２３が移動範囲を越えて移動しないように、ストッパ１１３を設けている。ストッパ１１３は距離を調整できるようにネジが形成されている。第１ガイドピン１１２と第１ブッシュ１１５との間には、移動した吸引チャンバ１２３が元の位置に戻るように付勢バネ１１６が設けられている。吸引チャンバ１２３の移動範囲は、０．５ｍｍから３．０ｍｍ程度である。

押し出しテーブル１４０は、第２ガイドピン１２４が挿入される第２ブッシュ１４２を２箇所に設けている。また、押し出しテーブル１４０には、水晶ウエハ１０を押さえるウエハリテーナー１４４と水晶振動片２０を押すプッシュパッド１４６とが設けられている。ウエハリテーナー１４４および水晶振動片２０を押すプッシュパッド１４６の詳細については図２を使って説明する。

図２は、押し出しテーブル１４０の詳細を示したもので、図２（ａ）が押し出しテーブル１４０および水晶ウエハ１０を示した断面図で、図２（ｂ）が水晶ウエハ１０だけを示した上面図である。

ウエハリテーナー１４４およびプッシュパッド１４６は、ともに移動可能になっており、それぞれ、支持軸１４９とその支持軸１４９にはめ込まれた押圧バネ１４８とを有している。ウエハリテーナー１４４は、水晶振動片２０が形成されていない水晶ウエハ１０の部分に当接する。プッシュパッド１４６は、水晶振動片２０に当接する。ウエハリテーナー１４４とプッシュパッド１４６との境界に、水晶振動片２０の連結部２５が配置している。それぞれの支持軸１４９は、押し出しテーブル１４０に形成されたガイド孔１４３に挿入されている。ウエハリテーナー１４４が最初に水晶ウエハ１０に当接し、次にプッシュパッド１４６が水晶振動片２０に当接するように、ウエハリテーナー１４４とプッシュパッド１４６との長さが異なっている。押圧バネ１４８は、付勢バネ１１６より付勢力が強い。

再び、図１において、吸引テーブル１２０と水晶ウエハ１０との間に、搬送網１３０が配置される。搬送網１３０は切り取られた多数の水晶振動片２０を、切り取り装置１００から一度に搬送するために用いられる。図１では、搬送網１３０に位置決めピン１２６が挿入される孔が形成されていないが、位置決めピン１２６が挿入される孔を設けても良い。

＜水晶振動片の切り取り装置の動作＞
図３のフローチャートを参照して、切り取り装置１００の動作を説明する。
ステップＳ１２では、土台テーブル１１０および吸引テーブル１２０を所定の位置に配置する。そして、吸引パイプ１２９を真空ポンプに接続する。
ステップＳ１４では、吸引テーブル１２０上に搬送網１３０を配置する。搬送網１３０に位置決めピン１２６用の孔がある場合には、搬送網１３０を位置決めピン１２６に挿入する。なお、切り取り装置１００から多数の水晶振動片２０を一度に搬送する必要がなければ、搬送網１３０を吸引テーブル１２０上に配置する必要はない。

ステップＳ１６では、水晶ウエハ１０を搬送網１３０上に配置する。水晶ウエハ１０の位置決め孔１０ｂが、位置決めピン１２６に挿入される。すると、水晶ウエハ１０の水晶振動片２０が、多孔質吸引ベッド１２２に対応する位置に配置される。
ステップＳ１８では、水晶ウエハ１０上に押し出しテーブル１４０を配置する。その際に、押し出しテーブル１４０の第２ブッシュ１４２が、第２ガイドピン１２４に挿入されるようにする。すると、ウエハリテーナー１４４が水晶ウエハ１０に対応した位置に、プッシュパッド１４６が水晶振動片２０に対応する位置に配置される。

次に、ステップＳ２０では、不図示の真空ポンプにより真空引きが行われる。吸引パイプ１２９を介して吸引チャンバ１２３が真空状態になる。吸引チャンバ１２３と接続した複数の多孔質吸引ベッド１２２は、多孔質の孔を通じて吸引する。そして、多孔質吸引ベッド１２２は、搬送網１３０を介して水晶ウエハ１０の水晶振動片２０を吸引する。
ステップＳ２２では、作業者が押し出しテーブル１４０を第２ガイドピン１２４に沿って水晶ウエハ１０側へ押し付ける。つまり、水晶ウエハ１０に対して垂直方向に押し出しテーブル１４０を動かす。すると、ウエハリテーナー１４４が最初に水晶ウエハ１０に当接する。次に、プッシュパッド１４６が水晶振動片２０に当接する。

ウエハ搭載ベッド１２１は支柱１１４で固定されているので、ウエハ搭載ベッド１２１上の水晶ウエハ１０は、ウエハリテーナー１４４が当接しても移動しない。このため。ウエハリテーナー１４４の押圧バネ１４８が縮み、水晶ウエハ１０はその位置でウエハリテーナー１４４により押さえつけられる。一方、多孔質吸引ベッド１２２が吸引チャンバ１２３を介して付勢バネ１１６で移動できるようになっているので、プッシュパッド１４６が水晶振動片２０に当接すると、水晶振動片２０と多孔質吸引ベッド１２２とは移動プッシュパッド１４６に押されて移動する。水晶ウエハ１０が固定され水晶振動片２０が移動するので、連結部２５にせん断力が働き、水晶ウエハ１０から水晶振動片２０が切り取られる。

次に、ステップＳ２４では、作業者が押し付けることを止める。そうすると、付勢バネ１１６および押圧バネ１４８の復元力で、多孔質吸引ベッド１２２および押し出しテーブル１４０が元の位置に復帰する。また、真空ポンプにより真空吸引を停止し、多孔質吸引ベッド１２２による水晶振動片２０の吸引を停止する。
ステップＳ２６では、押し出しテーブル１４０を第２ガイドピン１２４から取り外し、次に水晶振動片２０が切り取られた水晶ウエハ１０を取り外す。切り取られた水晶振動片２０は、すべて搬送網１３０に載置されている。そこで搬送網１３０を切り取り装置１００から取り外すと、すべての水晶振動片２０を取り出せる。

＜水晶ウエハの構成＞
図４は、図１の水晶ウエハ１０とは異なる接合水晶ウエハの構成を示す正面図である。図１の水晶ウエハ１０は、厚さ０．４ｍｍの一枚の人工水晶から構成されていたが、図４の水晶ウエハは、二枚の水晶ウエハの結合である。また、位置決めピン１２６が挿入される図１で示した水晶ウエハ１０には位置決め孔１０ｂが形成されていたが、図４の水晶ウエハは位置決め孔がない。

図４（ａ）は、円形の接合水晶ウエハ１１である。この円形の接合水晶ウエハ１１は、たとえば厚さ０．４ｍｍの人工水晶からなり、円形の接合水晶ウエハ１１の直径は３インチまたは４インチである。円形の接合水晶ウエハ１１は、厚さ０．２ｍｍの第一水晶ウエハと厚さ０．２ｍｍの第二水晶ウエハとからなり、両者ともＺ軸方向に切断されたＺカットウエハが用いられている。第一水晶ウエハと第二水晶ウエハとは直接接合、具体的には耐熱性が優れたシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）によって接合している。このシロキサン結合は、第一水晶ウエハと第二水晶ウエハとの両方の接合面を清浄な状態にしてその面同士を貼り合わせ、その後約５００°Ｃのアニールを行うことによって結合が行われる。第一水晶ウエハと第二水晶ウエハとをシロキサン結合するには、互いに電気軸がＸ軸方向に逆になるように結合されている。このような構成により、より正確な水晶振動を発揮することができる。

さらに、円形の接合水晶ウエハ１１の軸方向が特定できるように、接合水晶ウエハ１１の周縁部の一部には、水晶の結晶方向を特定するオリエンテーションフラット１１ｃが形成されている。図４（ａ）に示すオリエンテーションフラット１１ｃが形成された円形の接合水晶ウエハ１１の場合には、吸引テーブル１２０は、オリエンテーションフラット１１ｃおよび接合水晶ウエハ１１の周縁部を位置決めする位置決めピンが用意される。

図４（ｂ）は、本実施形態に用いる矩形の接合水晶ウエハ１５の構成を示す斜視図である。この矩形の接合水晶ウエハ１５も、例えば厚さ０．４ｍｍの人工水晶からなり、その矩形の接合水晶ウエハ１５の一辺は２インチである。矩形の接合水晶ウエハ１５も、厚さ０．２ｍｍの第一水晶ウエハと厚さ０．２ｍｍの第二水晶ウエハとからなる。そして、矩形の接合水晶ウエハ１５の軸方向が特定できるように、矩形の接合水晶ウエハ１５の周縁部１５ｅの一部には、水晶の結晶方向を特定するオリエンテーションフラット１５ｃが形成されている。図４（ｂ）に示すオリエンテーションフラット１５ｃが形成された矩形の接合水晶ウエハ１５の場合にも、吸引テーブル１２０は、オリエンテーションフラット１５ｃおよび矩形の接合水晶ウエハ１５の周縁部を位置決めする位置決めピンが用意される。

図４（ａ）の円形の接合水晶ウエハ１１および図４（ｂ）の矩形の接合水晶ウエハ１５は、すでに一度フォトリソグラフィおよびエッチングによって水晶振動片２０が形成されている。工程管理およびウエハ強度との関係で、複数の窓部１８が設けられ、その窓部に複数の水晶振動片２０が形成されている。また、図１に示した水晶ウエハ１０の位置決め孔１０ｂ、図４のオリエンテーションフラット１１ｃまたはオリエンテーションフラット１５ｃと、各窓部１８の位置および各水晶振動片２０の位置が定義付けられている。円形の接合水晶ウエハ１１および矩形の接合水晶ウエハ１５ともに、結合水晶ウエハの両面および側面に、金（Ａｕ）、クロム（Ｃｒ）等を材質とする電極膜が被覆されている。

＜搬送網の構成＞
図５は、本実施形態に用いる搬送網１３０の構成を示す正面図である。搬送網１３０は、水晶振動片２０と接着してもキズが付かないテフロン（登録商標）糸またはナイロン糸などで織られた網または布から構成される。水晶振動片２０の大きさは、たとえば、長さ２．２ｍｍ、幅０．５ｍｍ、厚さ０．４ｍｍ程度であるので、網の目は０．３ｍｍ程度以下が好ましい。多孔質吸引ベッド１２２からの吸引力で、搬送網１３０を経由して水晶振動片２０を吸引するためである。

また、搬送網１３０には、一つ一つの水晶振動片２０の大きさに合わせた凹み部１３２が形成されていることが好ましい。搬送網１３０を切り取り装置１００から取り出す際に、複数の水晶振動片２０が互いに接触しないようにするためである。凹み部１３２の深さは水晶振動片２０の厚さの半分程度あればよい。なお、凹み部１３２を設ける代わりに、搬送網１３０の網に接着力の弱い接着剤を塗布しておいてもよい。これにより水晶振動片２０が搬送網１３０に接着し、搬送網１３０を切り取り装置１００から取り出す際に、複数の水晶振動片２０が互いに接触しない。

＜連結部の構成＞
図６は、水晶振動片２０の連結部２５において、水晶ウエハ１０に対して垂直方向に水晶振動片２０を切り取る際の詳細図である。図６（ａ）は、一つの水晶振動片２０と、その周囲のウエハ搭載ベッド１２１および多孔質吸引ベッド１２２との正面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＢ−Ｂ断面図の第一例であり、図６（ｃ）は、図６（ａ）のＣ−Ｃ断面図の第二例である。図７は、水晶振動片２０の連結部２５において、水晶ウエハ１０に対して水平方向に水晶振動片２０を切り取る際の詳細図である。

水晶振動片２０は、基部２９と、この基部２９を基端として二股に別れて平行に延びる一対の振動腕２１を備えている。つまり、水晶振動片２０は、全体が音叉のような形状となった、いわゆる音叉型水晶振動片である。本実施形態では一対の振動腕２１を備えた水晶振動片２０で説明するが、３本または４本の振動腕２１を備えた水晶振動片２０であってもよい。

また、図２または図４で示したように、水晶振動片２０が完全に切り離された一個の振動片とはなっておらず、水晶振動片２０の基部２９の一部に連結部２５が形成されている。水晶振動片２０の基部２９には、切り込み部２８が形成されている。この切込み部２８から連結部２５が形成される構造になっている。水晶振動片２０を水晶ウエハ１０から切り取る際に、連結部２５が基部２９の端部２７より外側で切り取られると、水晶振動片２０を水晶振動デバイスのパッケージに搭載する際に支障が生じてしまう。このため、一つ一つの連結部２５が端部２７より内側に入るように後加工しなければならない。そこで、図６では、ウエハ搭載ベッド１２１に支持アーム１２１Ｔが形成されている。支持アーム１２１Ｔは、連結部２５の切り取り箇所が基部２９の端部２７より内側になるように、基部２９の端部２７を越えて延びている。

図６（ｂ）では、支持アーム１２１Ｔよりも振動腕２１側の水晶振動片２０に、プッシュパッド１４６が当接している。また、図６（ｃ）では、プッシュパッド１４６の代わりに低音スピーカ１４６Ａが配置されている。低音スピーカ１４６Ａが空圧により、水晶振動片２０を切り取っている。この場合にも支持アーム１２１Ｔがあるために、水晶振動片２０が基部２９の端部２７より内側で切り取られる。

図６では、水晶ウエハ１０に対して垂直方向に水晶振動片２０を切り取ったが、水晶ウエハ１０に対して水平方向に水晶振動片２０を切り取ることも可能である。
図７において、櫛歯状の切り取りピン１５１が、水晶振動片２０の基部２９の左右に挿入される。切り取りピン１５１同士の間隔は、水晶振動片２０の幅に合わせて設定されている。そして、矢印１５３に示す水平方向に切り取りピン１５１が移動することで、水晶ウエハ１０から水晶振動片２０が切り取られる。この場合には、連結部２５の一部に切れ込み部２５Ａが形成されていることが好ましい。この切込み部２５Ａが基部２９の端部２７より内側であれば、連結部２５が基部２９の端部２７より外側に残ることがない。なお、図７のように水平方向に切り取りピン１５１が移動する場合には、多孔質吸引ベッド１２２も同様に水平に移動する構造にする。

＜水晶振動デバイスの製造工程＞
図８は、本実施形態に用いる水晶振動デバイスの製造の全工程を示したフローチャートである。
＜＜水晶振動片の外形形成の工程＞＞
ステップＳ１１２では、水晶ウエハ１０の全面に、耐蝕膜をスパッタリングもしくは蒸着などの手法により形成する。すなわち、圧電材料としての水晶ウエハ１０を使用する場合に、金（Ａｕ）や銀（Ａｇ）等を直接成膜することは困難なため、下地としてクロム（Ｃｒ）やチタン（Ｔｉ）等を使用する。つまり、この実施形態では、耐蝕膜としてクロム層の上に金層を重ねた金属膜を使用する。たとえば、クロム層の厚みは５００オングストローム、金層の厚みも５００オングストローム程度とする。

ステップＳ１１４では、クロム層および金層が形成された水晶ウエハ１０に、フォトレジスト層を全面にスピンコートなどの手法で均一に塗布する。フォトレジスト層としては、たとえば、ノボラック樹脂によるポジフォトレジストを使用できる。

次に、ステップＳ１１６では、露光装置を用いて、第１フォトマスクに描かれた水晶振動片２０のパターンをフォトレジスト層が塗布された水晶ウエハ１０を露光する。ステップＳ１１６では、両面露光装置を使って３６５ｎｍのｉ線の露光光を用いて両面を露光する。

ステップＳ１１８では、水晶ウエハ１０のフォトレジスト層を現像して、感光したフォトレジスト層を除去する。さらに、フォトレジスト層から露出した金層をたとえば、ヨウ素とヨウ化カリウムの水溶液を用いて、金層をエッチングする。次いで、金層が除去されて露出したクロム層を、たとえば硝酸第２セリウムアンモニウムと酢酸との水溶液でエッチングする。水溶液の濃度、温度および水溶液に浸している時間を調整して余分な箇所が侵食されないようにする。これで耐蝕膜を除去することができる。次に、フッ酸溶液をエッチング液として、フォトレジスト層および耐蝕膜から露出した水晶材料を、水晶振動片２０の外形になるようにウェットエッチングを行う。このウェットエッチングは、フッ酸溶液の濃度や種類、温度等により時間が変化するが、約６時間ないし約１５時間かかる。

ステップＳ１２０では、不要となったフォトレジスト層と耐蝕膜を除去することによりに、図２または図４で示した水晶振動片２０が形成される。
＜＜電極の形成の工程＞＞
ステップＳ１２２では、水晶振動片２０を純水で洗浄し、水晶振動片２０の全面に駆動電極としての励振電極などを形成するための金属膜を蒸着またはスパッタリング等の手法により形成する。この金属膜は、下地となるクロム層と、金層とで構成する。なお、耐蝕膜と金属膜とは同じ材料であってもよいので、耐蝕膜を電極として使用する場合には、ステップＳ１２０で耐蝕膜を除去することなく、ステップＳ１２２で新たに金属膜を形成する必要がない。

ステップＳ１２４では、全面にフォトレジスト粉末層ＰＲ２を塗布する。
ステップＳ１２６では、電極パターンと対応した第２フォトマスク（不図示）を用意して、電極パターンをフォトレジスト層が塗布された水晶ウエハ１０を露光する。電極パターンは水晶振動片２０の両面に形成する必要があるため、ステップＳ１２６では、３６５ｎｍのｉ線の露光光を用いて水晶振動片２０の両面を露光する。両面露光装置を使って水晶振動片２０の両面を一度に露光することもでき、また、片面露光装置を使って水晶振動片２０の片面を露光し、水晶振動片２０を裏返して他方の片面を露光することもできる。

ステップＳ１２８では、フォトレジスト層を現像後、感光したフォトレジストを除去する。残るフォトレジストは電極パターンと対応したフォトレジストになる。
次いで、ステップＳ１２８では、電極となる金属膜のエッチングを行う。すなわち、電極パターンと対応したフォトレジスト層から露出した金層をたとえば、ヨウ素とヨウ化カリウムの水溶液でエッチングし、次にクロム層をたとえば硝酸第２セリウムアンモニウムと酢酸との水溶液でエッチングする。続いて、ステップＳ１３０でフォトレジストを除去する。これらの工程を経て、水晶振動片２０に励振電極などが正確な位置および電極幅で形成される。

ステップＳ１３２では、図１ないし図７で説明してきたような製造方法により、水晶ウエハ１０から水晶振動片２０を切り取る。必要があれば、連結部２５が基部２９の端部２７より外側で切り取られていないかをチェックする。連結部２５が基部２９の端部２７より外側で切り取られていたら、不良品とするか、連結部２５が端部２７より内側になるように加工する。

＜＜周波数調整およびパッケージングの工程＞＞
これまでの工程により、電極が形成された水晶振動片２０が得られたため、ステップＳ１３４では、セラミック製のパッケージ５１に水晶振動片２０を導電性接着剤５７で接着する。具体的には、水晶振動片２０の基部２９を、電極部５２（図９を参照）に塗布した導電性接着剤５７の上に載置して、導電性接着剤５７を仮硬化させる。次に、硬化炉で導電性接着剤５７を本硬化することにより水晶振動片２０を引出電極に対してする。

ステップＳ１３６では、さらに、水晶振動片２０の振動腕２１にレーザ光を照射して、振動腕２１の水晶ウエハ１０の一部を蒸散・昇華させ、質量削減方式による周波数調整を行う。そもそもステップＳ１１６およびステップＳ１１８などで形成される水晶振動片２０は、振動腕２１が大きめに形成されるようにフォトマスクのパターンが形成されていたり、ウェットエッチングで水晶ウエハ１０が過度にエッチングされないようにしたりして、質量が大きめに形成されている。

次に、ステップＳ１３８で、真空チャンバ内などに水晶振動片２０を収容したパッケージ５１を移し、蓋体５９を封止材５８によりする。続いてステップＳ１３８で、最後に水晶振動デバイス５０の駆動特性などの検査を行い、水晶振動デバイス５０を完成させる。

＜水晶振動デバイスの構成＞
図９は、水晶振動デバイス５０の実施形態を示した図である。この水晶振動デバイス５０は、たとえば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、またはページングシステム等の移動体通信機器において広く使用されている。図９（ａ）は水晶振動デバイス５０の透視した概略平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＢ−Ｂ線概略断面図である。図９において、水晶振動デバイス５０は、音叉形状の水晶振動片２０を構成した例を示しており、水晶振動デバイス５０は、パッケージ５１内に水晶振動片２０を収容している。パッケージ５１は、たとえば、絶縁材料として、酸化アルミニウム質の混練物からなるセラミックグリーンシートを成形して形成される複数の基板を積層し、焼結して形成されている。

この実施形態では、パッケージ５１は、図９（ｂ）に示すように、ベース基板５１ａ、壁基板５１ｂおよび床基板５１ｃで構成されている。パッケージ５１は、壁基板５１ｂで覆うことで内部空間を形成し、この内部空間に水晶振動片２０を収容している。そして、水晶振動片２０を所定の高さで支えるように、床基板５１ｃがベース基板５１ａ上に配置されている。床基板５１ｃには、たとえば、タングステンメタライズ上にニッケルメッキおよび金メッキで形成した電極部５２が設けられている。

この電極部５２は、ベース基板５１ａ下に形成された実装端子５５と接続されている。これにより、外部から印加される駆動電圧を、実装端子５５を介して電極部５２に伝え、最終的に水晶振動片２０に供給する。具体的には、図９（ｂ）に示すように、この実装端子５５と電極部５２は、パッケージ５１外部をメタライズにより引き回したり、もしくは、ベース基板５１ａの焼成前にタングステンメタライズ等を利用して形成した導電スルーホール（不図示）で接続したりすることで形成できる。ここで、本実施形態では、箱状のパッケージ５１を形成して、水晶振動片２０を収容するようにしているが、たとえば、金属製の筒状のケース内に水晶振動片を収容し、水晶振動片と接続されたリードを外部に導出するプラグで気密に封止するようにしてもよい。

電極部５２の上には、導電性接着剤５７が塗布されて、水晶振動片２０の基部２９が接合されている。この導電性接着剤５７としては、接合力を発揮する接着剤成分としての合成樹脂剤に、導電性のフィラー（銀製の細粒等の導電粒子を含む）および、所定の溶剤を含有させたものが使用できる。

壁基板５１ｂの開放された上端には、蓋体５９が封止材５８で接合されることにより、封止されている。蓋体５９は、好ましくは、酸化アルミニウム質の混練物からなるセラミックで形成されている。コバール等の金属材料で形成される場合には、蓋体５９はシーム溶接等の手法により、壁基板５１ｂに対して固定される。

上記説明では、母基板として水晶ウエハで説明してきたが、シリコンウエハであってもよい。シリコンウエハからマイクロマシンなどの振動片を切り取る際にも本発明を適用することができる。

本実施形態の水晶振動片の切り取り装置１００の斜視図である。 押し出しテーブル１４０の詳細を示した図である。 切り取り装置１００の動作を説明したフローチャートである。 図１の水晶ウエハ１０と異なる円形の接合水晶ウエハ１１と矩形の接合水晶ウエハ１１との構成を示す正面図である。 本実施形態に用いる搬送網１３０の構成を示す正面図である。 連結部２５において、水晶ウエハ１０に対して垂直方向に水晶振動片２０を切り取る際の詳細図である。 連結部２５において、水晶ウエハ１０に対して水平方向に水晶振動片２０を切り取る際の詳細図である。 本実施形態に用いる水晶振動デバイスの製造の全工程を示したフローチャートである。 水晶振動デバイス５０の実施形態を示した図である。

符号の説明

１０，１１，１５ … 水晶ウエハ
２０ … 水晶振動片
２５ … 連結部
５０ … 水晶振動デバイス
１００切り取り装置
１１０土台テーブルと、
１１６
１２０吸引テーブル
１２１ウエハ搭載ベッド
１２２多孔質吸引ベッド
１２３吸引チャンバ
１２９真空ホース
１３０搬送網
１４０押し出しテーブル

Claims (6)

1. 連結部を介して支えられた振動片を複数有した母基板から、前記振動片を切り出す振動片の製造方法において、
   前記母基板を支えるとともに前記振動片の大きさに合わせた開口が形成された搭載ベッドと、前記振動片の面積よりも小さな孔を複数有し、前記搭載ベッドに対して移動可能であり、且つ前記開口に対応した大きさの吸引ベッドとを有する吸引テーブルを準備する工程と、
   前記吸引テーブルに前記母基板を載置する工程と、
   前記吸引ベッドによる吸引を開始し、且つ押し出し手段により前記振動片を押し出して、前記母基板から前記振動片を切り取る工程と、を有し、
   前記押し出し手段は、前記振動片を押し出すとともに前記振動片を吸引する前記吸引ベッドを移動させることを特徴とする振動片の製造方法。
2. 前記押し出し手段は、前記母基板に対して垂直方向に移動するウエハリテーナーと前記母基板に対して垂直方向に移動するプッシュパッドとを含み、前記ウエハリテーナーは前記母基板を押さえ、前記プッシュパッドは前記振動片を押すことを特徴とする請求項１に記載の振動片の製造方法。
3. 前記押し出し手段は、低音を発生させる振動板であり、前記振動板は前記母基板に対して垂直方向に低音を発生させて前記振動片を押すことを特徴とする請求項１に記載の振動片の製造方法。
4. 前記母基板と前記吸引テーブルとの間に、前記振動片の面積よりも小さな孔を複数有する薄板を配置する工程
   を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の振動片の製造方法。
5. 前記薄板は、前記振動片が挿入される凹み部を有することを特徴とする請求項４に記載の振動片の製造方法。
6. 前記搭載ベッドは、前記連結部を支えることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の振動片の製造方法。